O que é um motor elétrico trifásico? Como funciona, começa e é dimensionado

O que é um motor elétrico trifásico, em termos simples

Um motor elétrico trifásico é uma máquina rotativa que converte energia elétrica trifásica em energia mecânica usando três enrolamentos do estator e um rotor que é induzido ou travado magneticamente. Nada externo sequencia esses enrolamentos. A própria oferta produz a rotação.

Em um sistema de 50 Hz, cada fase atinge seu pico positivo 6,67 milissegundos após a fase anterior. Os três campos se combinam em um campo magnético que percorre o diâmetro do estator em velocidade síncrona, calculada como 120 vezes a frequência de alimentação dividida pelo número de pólos. A frequência e a contagem de pólos definem essa velocidade, não o tamanho do motor e não a carga.

A contagem de pólos também altera o tamanho do quadro e o torque por ampere. Um motor de 8 pólos com a mesma potência produz mais torque em velocidades mais baixas, por isso é maior, mais pesado e mais caro do que uma unidade de 4 pólos de mesma classificação. Essa compensação orienta a maioria das decisões de seleção muito antes de a classe de eficiência entrar na discussão.

Como o campo giratório gira o rotor: tipos de escorregamento, torque e rotor

O rotor gira porque o campo giratório do estator induz corrente nos condutores do rotor, e a força entre essa corrente e o campo produz torque. O rotor nunca consegue capturar o campo, e a diferença de velocidade entre os dois é chamada de escorregamento.

O escorregamento é expresso como uma porcentagem da velocidade síncrona. Um motor de 4 pólos em 50 Hz tem velocidade de campo de 1.500 rpm; se funcionar a 1.455 rpm sob carga, o escorregamento será de 3%. Os motores industriais padrão ficam entre 1 e 5 por cento em plena carga, com máquinas grandes na extremidade inferior e máquinas pequenas na extremidade superior. O escorregamento também é o que torna um motor de indução autorregulado: adicione carga, o rotor desacelera um pouco, mais fluxo corta os condutores do rotor e o torque aumenta até que os dois se equilibrem novamente.

Se você quiser a mecânica mais aprofundada, como um motor de gaiola de esquilo cria torque percorre os caminhos atuais passo a passo.

Motor de indução trifásico de alta eficiência série IE4 Para leitores que comparam motores de substituição, esta série IE4 abrange estruturas H80–355 mm e tarefas comuns de ventiladores industriais, bombas e compressores. Ver Produto →

Lendo a placa de identificação antes de solicitar uma substituição

Cada valor necessário para corresponder a um motor de substituição está estampado na placa de identificação, e ignorar um deles é o motivo mais comum para um motor tecnicamente correto falhar em serviço dentro de alguns meses.

Quando a placa está ilegível, três medidas resolvem a maior parte dela:

• Meça o diâmetro do eixo e a distância entre os furos de fixação para identificar o tamanho do chassi.
• Conte os condutores de alimentação, pois um motor trifásico possui três condutores de linha mais terra e nenhum capacitor.
• Leia a corrente com um alicate amperímetro em uma carga conhecida e compare-a com o valor esperado para essa classificação.

Como um motor elétrico trifásico dá partida e o que ele extrai da rede

Iniciado diretamente on-line, um motor de indução trifásico consome de 6 a 8 vezes sua corrente de plena carga até atingir a velocidade. Esse surto, e não a corrente de funcionamento, geralmente decide o tamanho do cabo, as configurações de proteção e o método de partida.

Parado, o rotor se comporta como um secundário de transformador em curto-circuito, de modo que a corrente limitadora de impedância é muito baixa. À medida que a velocidade aumenta, o escorregamento diminui, a frequência do rotor cai e a corrente cai de volta ao valor da placa de identificação.

Um inversor de frequência variável reduz a corrente de partida para aproximadamente 100 a 150 por cento da corrente de carga total e fornece torque total a partir da velocidade zero. Essa tarefa é mais difícil no isolamento e no resfriamento do que uma partida de velocidade fixa; portanto, as aplicações alimentadas por inversor pertencem a um motor construído para ele, e não a uma estrutura padrão com um inversor aparafusado.

Motor de indução trifásico de frequência variável série YPT Construída para drives industriais alimentados por inversor, esta série YPT oferece estruturas H80-355 mm, resfriamento IC416 ou IC411 e operação de 5-100 Hz. Ver Produto →

Classes de eficiência: o que o IE3 e o IE4 mudam na prática

IE3 e IE4 são níveis de eficiência mínima definidos pela IEC 60034-30-1, e a diferença entre eles parece pequena em termos percentuais até que o motor funcione milhares de horas por ano.

Para um motor de 7,5 kW, passar de IE3 para IE4 reduz a potência de entrada de cerca de 8,30 kW para cerca de 8,12 kW, uma economia de aproximadamente 0,18 kW. Mais de 4.000 horas de funcionamento, o que equivale a cerca de 720 kWh por ano, o que normalmente compensa o preço adicional dentro de dois a quatro anos, quando a eletricidade custa mais de 0,10 USD por kWh. Acima de algumas centenas de quilowatts, o cálculo muda de caráter, porque o inversor passa para média tensão e as restrições do projeto mudam para isolamento, resfriamento e corrente de partida. As máquinas de alta tensão das famílias Y, YKK, YR e YKS existem justamente para essa faixa, e seus dados de seleção são publicados no catálogo de motores de alta tensão .

Onde um motor elétrico trifásico cabe e onde não cabe

Os motores trifásicos cobrem quase todas as cargas industriais acima de aproximadamente 0,75 kW, e os projetos monofásicos permanecem comuns apenas abaixo disso ou onde não existe alimentação trifásica.

As tarefas típicas incluem bombas, ventiladores, compressores, transportadores, misturadores, britadores e fusos de máquinas-ferramenta em mineração, metalurgia, cimento, petróleo, produtos químicos, energia, tratamento de água e plantas marítimas. Em áreas classificadas, o mesmo projeto trifásico deve ser construído com um conceito de proteção certificado, seja à prova de chamas Ex d com caminhos de chama controlados ou de segurança aumentada Ex e com isolamento reforçado e folgas nos terminais. A Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd., com sede em Xangai, produz motores à prova de explosão de baixa tensão YBX3 e YBX4 juntamente com faixas à prova de chamas de alta tensão para serviços de carvão, petroquímicos e marítimos, com exportações para mais de 40 países.

Motor à prova de explosão de baixa tensão série YBX4 Para áreas perigosas, este motor à prova de chamas cobre carcaças H80-355 mm e 0,75-355 kW, com proteção IP55 para bombas, ventiladores, compressores, britadores. Ver Produto →

Vale a pena afirmar claramente os limites reais da tecnologia:

• Um motor trifásico não pode funcionar com uma alimentação monofásica sem um conversor de fase ou um inversor classificado para entrada monofásica e deve ser desclassificado quando isso acontece.
• A velocidade é fixada pela frequência e contagem de pólos, a menos que um inversor ou enrolamento de duas velocidades seja adicionado.
• A operação do inversor adiciona estresse de tensão no enrolamento, portanto, um motor padrão pode precisar de isolamento de nível de inversor.

Revendo estudos de caso de aplicação de indústrias comparáveis é uma maneira rápida de confirmar o tamanho do quadro e o nível de proteção antes que um pedido de compra seja feito.

Perguntas frequentes sobre motores elétricos trifásicos

Um motor elétrico trifásico pode funcionar com alimentação monofásica?

Não diretamente. Um conversor de fase estático ou rotativo, ou um inversor com entrada monofásica, pode operá-lo, mas o motor deve ser reduzido porque a terceira perna é sintetizada em vez de fornecida. Espere uma saída utilizável de aproximadamente 50 a 60 por cento da potência nominal em um conversor estático e verifique o manual do inversor antes de fazer o pedido.

Qual é a diferença entre um motor trifásico de 2 pólos e 4 pólos?

A contagem de pólos define a velocidade síncrona: 3.000 rpm a 50 Hz para dois pólos contra 1.500 rpm para quatro. Um motor de 2 pólos com a mesma potência é menor e mais barato, mas produz menos torque e gira mais rápido, por isso é adequado para bombas e ventiladores. O design de 4 pólos domina o serviço industrial geral exatamente para esse equilíbrio.

Como posso saber se um motor é trifásico?

Observe os cabos e a placa de identificação. Um motor trifásico possui três condutores de linha mais terra e nenhum capacitor, enquanto um motor monofásico carrega um capacitor e um enrolamento de partida ou operação. A entrada de tensão geralmente também resolve isso, já que uma classificação industrial trifásica indica 400 V ou 690 V em vez de 230 V.

O que significa escorregamento em um motor elétrico trifásico?

O deslizamento é a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real do rotor, expressa como uma porcentagem da velocidade síncrona. Um motor de 4 pólos funcionando a 1.450 rpm com alimentação de 50 Hz apresenta escorregamento de cerca de 3,3% em plena carga. Um aumento repentino bem acima de 5% geralmente indica sobrecarga, falha no rolamento ou problema no enrolamento.