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.

 motores CA

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.

 campos magnéticos rotativos

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.

 campos magnéticos giratórios

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.

 campos magnéticos giratórios

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).

 campos magnéticos

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.

Campos magnéticos giram 60

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).

 campos magnéticos, rodando outros 60

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.

Campos magnéticos 360º rotação

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.

campo magnético do motor CA

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.

 gráfico do campo magnético

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.

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