Tipos de Motores de Indução Monofásicos | Diagrama de Fiação do Motor de Indução Monofásico

Os motores de indução monofásicos são tradicionalmente usados em aplicações residenciais como ventiladores de teto, ar condicionado, máquinas de lavar e refrigeradores. Estes motores consistem em motores de fase bipartida, pólo sombreado e condensador.

Um motor CA (corrente alternada) é um dispositivo eletromecânico que converte energia elétrica em movimento mecânico através do uso de eletromagnetismo e da mudança da freqüência e das tensões produzidas pela concessionária ou controlador do motor.

motores AC estão no centro do consumo eléctrico no mundo porque fazem muito e com muito pouca intervenção humana. O motor CA é de longe o motor mais fácil e mais barato usado na indústria.

Fig.1: Motor Estator e Rotor

Há muito poucas peças que compõem um motor CA, desde que se mantenham dentro das suas características de funcionamento podem funcionar até 100 anos com muito pouca manutenção aqui e ali. As peças principais do motor CA são o rotor e o estator, como se vê na figura 1.

Um rotor é uma parte rotativa do motor CA que é suportada por um conjunto de rolamentos para permitir uma rotação sem falhas alojados no interior dos sinos finais. Os rolamentos são pressionados no conjunto de sinos finais que são preenchidos com um lubrificante para permitir o movimento do fluido.

O estator é a parte fixa ou estacionária do motor na qual os sinos terminais estão ligados e os enrolamentos são enrolados ao redor das chapas laminadas de ferro que cria um campo de rotação eletromagnético quando a bobina é energizada.

Os motores são componentes electromecânicos muito versáteis porque podem ser dimensionados, configurados e construídos para se adaptarem a qualquer situação ou executar qualquer tarefa. Uma grande percentagem dos motores que utilizam a indústria são motores monofásicos e trifásicos, como visto na figura 2.

Fig.2Motor de indução trifásico (Image Courtesy: Wikipedia)

Single Phase Induction Motors

Um motor de indução monofásico é um motor elétrico que opera em uma única forma de onda de corrente alternada. Os motores de indução monofásicos são usados em aplicações residenciais para aparelhos com motor CA em habitações simples ou múltiplas. Existem três tipos de motores de indução monofásicos que são os motores de pólo sombreado, motores de pólo dividido e motores de condensador.

Motor de pólo sombreado

Motores de pólo sombreado, como visto na figura 3, são motores de indução monofásicos encontrados operando pequenos ventiladores de resfriamento dentro de refrigeradores em computadores. Eles pertencem à família dos motores de indução com gaiola de esquilo que são usados em aplicações limitadas que requerem menos de 3/4 cavalos de potência, geralmente variando de 1/20 a 1/6 cavalos de potência.

A carga mais pesada que um motor de pólos sombreados pode girar componente que é muito leve em peso e capaz de girar em baixa densidade, Normalmente quando os motores de pólos sombreados ficam ruins eles são jogados na lixeira e um novo é comprado.

Fig.3: Shaded Pole Motor

Fig.4Diagrama da Fiação do Motor com Polos Sombreados

Os polos do estator estão equipados com um enrolamento adicional em cada canto chamado de enrolamento de sombra, como mostrado na fig.4. Estes enrolamentos não têm ligação eléctrica para o arranque mas utilizam corrente induzida para fazer um campo magnético rotativo.

A estrutura dos pólos do motor do pólo sombreado permite o desenvolvimento de um campo magnético rotativo retardando a acumulação de fluxo magnético. Um condutor de cobre isola a parte sombreada do pólo formando uma volta completa ao seu redor. Na porção sombreada, o fluxo magnético aumenta mas é retardado pela corrente induzida no escudo de cobre. Magnetic flux in the unshaded portion increases with the winding current forming a rotating field.

Split Phase Motor

A split phase induction motor is a single phase induction motor that has two windings called the run winding and a secondary start winding and a centrifugal switch as shown in figure 6. Split phase motors usually operates at 1/20 HP TO 1/3 HP.

These squirrel cage motors are a step above the shaded pole motors, because they can to a little more work with a heavier load attached to the shaft of the rotor.

Fig.5: Split Phase Motor

Fig.6: Diagrama de Fiação do Motor de Fase Dividida

O motor de fase dividida pode ser encontrado em aplicações que requerem 1/20 HP até 1/3 HP, o que significa que ele pode girar qualquer coisa a partir de lâminas em um ventilador de teto, tubulações de máquinas de lavar, motores sopradores para fornos a óleo, e pequenas bombas.

O interruptor centrífugo é um dispositivo de controlo normalmente fechado que é ligado ao enrolamento de arranque. O objectivo desta configuração é que o enrolamento de arranque do motor seja retirado do circuito assim que o motor atinja 75 a 80% da sua velocidade nominal. Embora seja considerado um motor confiável, este interruptor centrífugo é uma peça móvel que, às vezes, não consegue voltar a engatar quando o motor pára de girar.

Como os motores de fase dividida funcionam

• Para ligar um motor de fase dividida, o arranque e os enrolamentos de funcionamento têm de ser ligados em paralelo
• A 75% da velocidade total o interruptor centrífugo abre-se, desligando o enrolamento de arranque.
• Desde que o enrolamento de arranque esteja desligado do circuito, o motor está a funcionar através do enrolamento de funcionamento.
• Para retirar a energia de um motor de fase bipartida à velocidade de 40% de carga total, o interruptor centrífugo fecha. Desligando o motor.

Motores condensadores

Motores condensadores de fase única são o próximo passo na família dos motores de indução monofásicos. Os motores condensadores contêm o mesmo enrolamento de arranque e funcionamento que um motor de fase dividida, com excepção do condensador que dá mais binário a um motor no arranque ou quando este está em funcionamento. A finalidade do condensador é devolver a tensão ao sistema quando não há tensão sendo produzida e onda senoidal DAC de um sistema monofásico.

No sistema monofásico AC só há uma forma de onda de tensão e durante um ciclo dos 60 cps doentes que leva para produzir tensão não é produzida tensão em dois pontos. O trabalho do condensador é preencher este vazio para que o motor esteja sempre a ver uma voltagem, o que significa que muito torque é produzido quando o motor está em funcionamento.

Os três tipos de motores condensadores são motores de arranque de condensador, condensador de funcionamento e condensador de arranque e funcionamento.

Motor de indução de condensador de arranque

Motores de indução de arranque de condensador de arranque, como visto na figura 7, é um motor de indução monofásico com o condensador ligado em série com o enrolamento de arranque e o interruptor centrífugo do motor. Esta configuração dá ao motor potência de arranque passada, mas a aplicação não requer muita potência para o tempo de funcionamento. Durante o tempo de funcionamento, a inércia da carga desempenha um grande papel no funcionamento do motor quando há um problema com o motor, normalmente é devido a um mau condensador. O motor geralmente não girará a menos que uma força externa gire o eixo; uma vez ligado, ele continuará funcionando bem até que a energia seja removida do motor.

Motores de partida do condensador são geralmente encontrados em unidades CA, motores de sopradores grandes e ventiladores de condensador. Os condensadores destes motores são às vezes construídos no motor ou localizados remotamente longe do motor, facilitando a substituição.

Fig.7: Capacitor Start Motor

Capacitor Motor Operation

• Has a start winding, run winding, and centrifugal switch that opens at 60 to 80% full load speed, as seen in figure 8.
• The start winding and the capacitor are no longer in use once the centrifugal switch opens, as seen in figure 9.
• The capacitor is only used for high torque starting.

Fig.8: Start Capacitor

Fig.9: Centrifugal Switch

Capacitor Run Induction Motor

Capacitor run induction motors, as seen in figures 10 and 11, are much like the capacitor start induction run with the exception of the start winding and run winding stay in the circuit at all times. This type of motor requires low starting torque but needs to keep a constant torque while running. This type of motor can sometimes be found in the air-conditioning compressor. The start winding is permanently connected to the capacitor in series.

Fig.10: Capacitor Run Motor

Fig.11: Capacitor Run Motor

Capacitor Run Operation

• Uses a lower rated capacitor because the capacitor is in the circuit at full load speed at all times.
• Used for higher running torque.

Capacitor Start-Capacitor Run Induction Motor

Capacitor start capacitor run induction motors are single phase induction motors that have a capacitor in the start winding and in the run winding as shown in figure 12 and 13 (wiring diagram). This type of motor is designed to provide strong starting torque and strong running for applications such as large water pumps.

Fig.12: Capacitor Start and Capacitor Run Motor

Fig.13: Capacitor Start-Capacitor Run Motor Wiring Diagram

Capacitor Start-Capacitor Run Motor Operation

• Consist of two capacitors
• One capacitor is connected in series with the start winding; the other capacitor is connected in series with the run winding.
• Both capacitors have different values.
• Capacitor start and run motor has the same starting torque and higher running torque because there is more capacitance.
• Larger value capacitor to start, and lesser value capacitor to run.