Aula 32 - Motores de indução monofásicos de Tesla

Figura 01 - Motor de indução polifásico
de Nicolas Tesla 

 A maioria dos motores em corrente alternada são motores de indução. Os motores de indução são muito utilizados devido à sua robustez e simplicidade. Cerca de 90% dos motores industriais são motores de indução. 
Nikola Tesla concebeu os princípios básicos do motor de indução polifásico em 1883 e tinha um modelo de meio cavalo-vapor (400 watts) em 1888. Tesla vendeu os direitos de fabricação para George Westinghouse por US$ 65.000.
A maioria dos motores industriais grandes (> 1 HP ou 1 kW) são motores de indução polifásicos . Por polifásico, queremos dizer que o estator contém múltiplos enrolamentos distintos por pólo do motor, acionados por ondas senoidais correspondentes deslocadas no tempo.

Na prática, são duas ou três fases. Grandes motores industriais são trifásicos. Embora incluamos inúmeras ilustrações de motores bifásicos para simplificar, devemos enfatizar que quase todos os motores polifásicos são trifásicos.

Figura 02 - Motor de indução polifásico de Tesla

Por motor de indução , queremos dizer que os enrolamentos do estator induzem um fluxo de corrente nos condutores do rotor, como um transformador, ao contrário de um motor comutador CC com escovas.

Um motor trifásico pode funcionar a partir de uma fonte de energia monofásica, mostrado na figura 01. No entanto, ele não será iniciado automaticamente. Pode ser acionado manualmente em qualquer direção, ganhando velocidade em poucos segundos. Ele desenvolverá apenas 2/3 da potência nominal de 3-φ porque um enrolamento não é usado.

Bobina única de um motor monofásico

Figura 03 - O motor 3-φ funciona com
a potência 1-φ, mas não dá partida.

A bobina única de um motor de indução monofásico não produz um campo magnético rotativo, mas sim um campo pulsante atingindo intensidade máxima em 0° e 180° elétricos.
Outra visão é que a bobina única excitada por uma corrente monofásica produz dois fasores de campo magnético em contra-rotação, coincidindo duas vezes por revolução a 0° (figura 02-a) e 180° (figura 02-e). Quando os fasores giram para 90° e -90° eles se cancelam na figura c.

A 45° e -45° (figura 02 b) eles são parcialmente aditivos ao longo do eixo +x e se cancelam ao longo do eixo y. Uma situação análoga existe na figura d. A soma desses dois fasores é um fasor estacionário no espaço, mas com polaridade alternada no tempo. Assim, nenhum torque de partida é desenvolvido.

Figura 04 - O estator monofásico produz um
campo magnético pulsante e não rotativo

No entanto, se o rotor for girado para frente a um pouco menos que a velocidade síncrona, ele desenvolverá torque máximo com escorregamento de 10% em relação ao fasor giratório para frente. Menos torque será desenvolvido acima ou abaixo de 10% de escorregamento.
O rotor apresentará um deslizamento de 200% - 10% em relação ao fasor do campo magnético em contra-rotação. Pouco torque (ver curva de torque vs escorregamento), além de uma ondulação de frequência dupla, é desenvolvido a partir do fasor em contra-rotação. Assim, a bobina monofásica desenvolverá torque, assim que o rotor for acionado.
Se o rotor for iniciado na direção reversa, ele desenvolverá um torque igualmente grande à medida que se aproxima da velocidade do fasor girando para trás.
Os motores de indução monofásicos possuem uma gaiola de esquilo de cobre ou alumínio embutida em um cilindro de laminações de aço, típico dos motores de indução polifásicos.

Traduzido de : << https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/ >>

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/06/2023.