Para compreender o funcionamento do motor CA, é importante olhar para o desenvolvimento dos campos magnéticos rotativos. Estes campos magnéticos seguem os fundamentos do eletromagnetismo para girar o eixo de um motor CA.
Vamos analisar mais de perto um estator de motor elétrico. Lembre-se que a construção de um estator de motor CA é um cilindro oco cheio de bobinas de fio isolado.
ARRANGEMENTO DO ESTATORA DE MOTOR CA
Utilize o diagrama abaixo para visualizar a interação entre as bobinas do estator. Neste exemplo, existem 6 bobinas (2 bobinas por 3 fases). Conhecidas como “enrolamentos motores”, estas bobinas operam em pares e são enroladas ao redor do material do núcleo de ferro que compõe o estator.
Os enrolamentos motores tornam-se um eletroímã separado cada um. Os pares de bobinas apresentam polaridades opostas (um pólo norte, um pólo sul) devido à forma como são enrolados. No diagrama, suponha que a bobina A1 é um pólo norte e o seu par de bobinas A2 é um pólo sul. Quando a corrente eléctrica muda de direcção, a polaridade dos pólos muda.
OPAGAMENTO DO MOTOR
No diagrama seguinte, o estator do motor está ligado a uma fonte de alimentação CA trifásica. Os enrolamentos do motor A1 e A2 estão ligados à fase A da fonte de alimentação. Imagine também que os enrolamentos B e C estão respectivamente ligados às fases B e C.
Os enrolamentos do motor estão normalmente separados por 120º. O número de vezes que um enrolamento do motor aparece determina o número de pólos. Este exemplo mostra um segundo conjunto de enrolamentos trifásicos. Cada enrolamento aparece 2 vezes, o que faz deste um estator de 2 pólos. Entretanto, se cada enrolamento aparecesse 4 vezes seria um estator de 4 pólos.
Corrente elétrica flui através dos enrolamentos quando a tensão CA é aplicada ao estator. A direção do fluxo de corrente que atravessa um enrolamento do motor determina como o campo magnético se desenvolve. Use o gráfico abaixo como referência para os próximos diagramas. Eles mostrarão como se desenvolve um campo magnético rotativo. De acordo com o gráfico, suponha que um fluxo positivo de corrente elétrica nos enrolamentos dos motores A1, B1 e C1 cria um pólo norte.
START CURRENT FLOW
Para facilitar a visualização de um campo magnético, o diagrama abaixo mostra uma hora de início quando nenhuma corrente está fluindo através de um dos enrolamentos. Observe a linha de partida:
- Fase A não tem fluxo de corrente
- Fase B tem um fluxo de corrente de direção negativa (-)
- Fase C tem um fluxo de corrente de direção positiva (+)
De acordo com o gráfico acima, B2 e C1 são pólos norte, enquanto B1 e C2 são pólos sul. As linhas magnéticas de fluxo partem do pólo B2 norte e chegam a C2, o pólo sul mais próximo. As linhas de fluxo também partem do pólo C1 norte e chegam ao B1, o pólo sul mais próximo. Como resultado, é criado um campo magnético (como mostra a seta).
TIME 1
Do ponto de partida, vamos monitorizar o campo magnético em segmentos de 60º. Quando o campo gira 60º no Tempo 1:
- Fase C não tem fluxo de corrente
- Fase A tem um fluxo de corrente de direcção positiva (+)
- Fase B tem um fluxo de corrente de direcção negativa (-)
Agora os enrolamentos A1 e B2 são pólos norte e os enrolamentos A2 e B1 são pólos sul.
TIME 2
No momento 2, o campo magnético gira mais 60º:
- Fase B agora não tem fluxo de corrente
- Fase A mantém um fluxo de corrente de direcção positiva (+) (embora esteja a diminuir)
- Fase C agora tem um fluxo de corrente de direcção negativa (-)
Porque o fluxo de corrente mudou de direcção nos enrolamentos da Fase C (iniciada em direcção positiva, mas mudaram para direção negativa pelo Tempo 2), os pólos magnéticos inverteram a polaridade (pólo C1 norte e pólo C2 sul tornou-se pólo C1 sul e pólo C2 norte).
360º ROTATION
Após seis segmentos de tempo de 60º, o campo magnético terá rodado uma volta completa de 360º. Utilizando uma fonte de alimentação de 60 Hz, este processo irá repetir 60 vezes por segundo.
VELOCIDADE SINCRONOSA
Velocidade é importante para a rotação do campo magnético de um motor CA. É conhecida como “velocidade síncrona”. Esta velocidade é calculada dividindo 120 vezes a frequência (F) pelo número de pólos (P). Como exemplo, a velocidade síncrona para um motor de 2 pólos operado a 60 Hz é de 3.600 RPM.
À medida que o número de pólos aumenta, a velocidade síncrona diminui. O gráfico abaixo ilustra como um número crescente de pólos equivale a uma quantidade decrescente de velocidade síncrona a 60 Hz.
AUDAR MAIS SOBRE MOTORES CA
Esperamos que este guia sobre campos magnéticos rotativos o tenha ajudado a compreender melhor como funcionam os motores CA. Sintonize no próximo mês para saber como este campo magnético realmente cria torque e gira a carga.