Aula 45 - Enrolamento Concêntrico de Motores trifásicos

A maneira mais conveniente de associar vários condutores de um enrolamento é distribuí-los em forma de bobinas e a distribuição deve ser feita de tal modo que formem grupos. As bobinas de cada grupo são ligadas entre si, apresentando cada grupo um início e um fim, colocados uniformemente nas ranhuras do núcleo do estator para gerar o campo magnético. Os enrolamentos dos motores CA podem ter diversas formas e distribuições, dentre as quais destacamos o enrolamento concêntrico

O nome enrolamento concêntrico (ou em cadeia) é associado ao de uma corrente, devido a analogia que existe entre os grupos de bobinas (posição relativa entre eles) e os elos das correntes. No enrolamento concêntrico o formato das suas bobinas normalmente é oval e o enrolamento é constituído por grupos contendo duas, três e até mais bobinas de tamanhos diferentes (com o mesmo centro de referência).

Cada ranhura pode conter um ou mais lados de bobinas e o número de espiras por bobina em um grupo pode variar em função da distribuição nas ranhuras. Este tipo de enrolamento pode ser executado manualmente ou utilizando formas pré-moldadas ou ainda máquinas automáticas para colocação do enrolamento.

Exemplo: Rebobinagem de motor trifásico de 5 CV;  2 polos; 220/380 VAC; 14/8 A; Concêntrico com ligação tipo Série; 24 ranhuras; 2 grupos de bobinas por fase formando 4 bobinas por fase de 33 espiras cada bobina; passo do enrolamento: 1:10:12; comprimento do estator: 109 mm; diâmetro interno do núcleo: 90 mm ; Fio para o enrolamento: nº- 16 AWG ( pegue o valor da corrente em 380 V e divida por 7 - o resultado é o n°- do fio em mm², 8  /  7  =  1,14 mm², fio mais próximo 16 WAG = 1,3 mm² ).

Para a confecção, colocação e ligação das bobinas que formam o enrolamento devemos conhecer de antemão suas principais características: sendo que o Número de Bobinas é determinado em função do número de dentes do estator, número de polos e do tipo de enrolamento.

1 - O Passo Polar é determinado pela distância em dentes entre o início de duas bobinas interligadas da mesma fase. O passo polar define a região onde será concentrado um polo magnético formado por esta bobina.

2 - O Passo da Bobina é a distância em dentes compreendida entre os dois lados da mesma bobina. 

Quando o passo de bobina for igual ao passo polar, este é denominado de passo de bobina inteiro; caso seja menor que o passo polar é denominado de passo de bobina fracionário.

No projeto dos motores elétricos o passo ideal é determinado através de ensaios em laboratórios até se obter o melhor rendimento da máquina, não desprezando o custo de produção. Para calcular usamos as seguintes expressões: Enrolamento meio imbricado Yb = Yp – (2q –1) e para Enrolamento imbricado Yb = Yp – (q –1).

Os enrolamentos meio imbricado são geralmente projetados com bobinas de passo fracionário (5/6 do passo polar) pois este tamanho além de economizar material (cobre) reduz as harmônicas das f.e.m. induzidas nos enrolamentos, resultando em menores perdas por correntes parasitas e histerese.

3 - Número de Polos de um motor CA afeta diretamente sua velocidade, ou seja, de desejamos um motor com elevada rotação este deverá apresentar o mínimo de polos magnéticos. 

A maneira pela qual os grupos de bobinas são interligados também influi na formação dos polos. A equação a seguir nos fornece a relação entre as grandezas frequência da rede de alimentação, número de polos e velocidade do motor, onde: P = número de polos; f = frequência das correntes que alimentam o enrolamento (Hz) e n = velocidade síncrona (rpm).

4 - Número de Bobinas por Polo e Fase é o número de bobinas que participa da formação de cada polo, conforme o tipo de enrolamento. 

Para o enrolamento meio imbricado e enrolamento imbricado temos o cálculo a seguir. Se a interligação dos grupos de bobinas resultar em polos consequentes, o número de bobinas por polo/fase dobra de valor (observe se todos os grupos possuem o mesmo número de bobinas).

5 - Passo de Fase - Para o funcionamento perfeito do campo girante deve haver uma simetria da defasagem elétrica das fases (120 o elétricos), com a defasagem mecânica dos 3 enrolamentos. 

O início de cada enrolamento deve apresentar uma defasagem de 120 o geométricos. Isto é conseguido dividindo o total de dentes do estator por 3.

6 - Ligações - Os motores trifásicos podem apresentar desde 3 até 12 terminais, conforme as tensões de trabalho definidas pelo fabricante, sempre permitindo a inversão de rotação. A identificação dos terminais no motor trifásico pode ser feita através de números ou letras com a seguinte equivalência: 1=U; 2=V; 3=W ; 4=X; 5=Y e 6=Z.

7 - Diagrama de motores elétricos bobinado

Os desenhos de esquemas são formas de representação de um diagrama elétrico. No caso de um diagrama de motores, são formas de desenhos esquemáticos nos quais se representam bobinados de estatores e suas ligações internas de modo a demonstrar os detalhes essenciais de cada circuito. 

Os desenhos de esquemas de bobinados  podem ser: Planificados, Frontal ou circulares e Simplificados.

Desenho de esquema planificado: Os esquemas planificados representam um estator como se estivesse cortado e estirado sobre um plano, com todos os grupos de bobinas e conexões. Na figura ao lado está mostrado um esquema planificado de bobinas de um motor.

Os esquemas frontais são constituídos a partir da frente do bobinado e apresentam todas as ranhuras das bobinas. O esquema indica através de traços, a posição relativa das bobinas e suas interligações no conjunto que forma a estrutura elétrica do motor. Deve-se fazer o desenho de esquema com linhas ou traços diferentes, como linhas largas e estreitas, pontilhadas, tracejadas, etc. Pode-se também representar os traços em diversas cores partes como: Bobinados pertencentes a diferentes fases, caso do motor trifásico; Bobinados com diferentes funções, caso dos motores monofásicos com bobina de arranque e de trabalho.

Na figura acima está mostrando um esquema cicular ou frontal.

Desenho de esquema simplificado: O esquema simplificado representa todo um grupo de bobinas por apenas uma bobina ou meia bobina. Esse esquema mostra as conexões para formar as polaridades. A figura a seguir mostra um esquema simplificado de bobinado de um motor mostrando a formação de polaridade.

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/06/2017.