MAQ_II - Aula 07 - Energização de Motor de indução com freio de Foucault

 Dinamômetro de Correntes de Foucault

Figura 01 - Campos indutores e induzidos
no disco metálico.

As correntes elétricas que se originam dentro de uma massa metálica condutora inserida dentro de um campo magnético variável recebe o nome de correntes de Foucault.

As correntes elétricas de Foucault formam linhas de fluxo nas massas metálicas através de um campo magnético fixo, onde a variação do elemento induzido é obtida pelo movimento mecânico do eixo de movimentação a ser freado.

Esta propriedade eletromagnética deu origem ao Dinamômetro de Correntes de Foucault.

O disco metálico é freado assim que uma corrente começa a circular nos imãs, criando um campo magnético que atravessa o disco, onde o campo magnético se opõe a variação do fluxo que os produziu e tende a se opor ao deslocamento do disco.

As forças eletromagnéticas que agem sobre o disco são proporcionais à velocidade de rotação e dirigidas no sentido inverso desta velocidade. Pode- se, desta forma, frear o disco em rotação sem aplicar atrito mecânico sobre ele, causando aquecimento.

Construção do dinamômetro de Correntes de Foucault

Figura 02 - Conjunto Freio
de Foucault e Motor de indução.

O conjunto Motor do Freio de Foucault é montado em balanço e abriga um rotor e o eixo é fixados nas duas extremidades por mancais, no interior do alojamento do freio está a localizado as bobinas indutoras de excitação, o disco induzido do freio é feito de alumínio.

A bobina de excitação cria um campo magnético onde as linhas de força se fecham em torno do enrolamento perpendicular à direção desta corrente, o campo é estacionário na região dos do disco: ele gira ao mesmo tempo em que o motor que está preso ao seu eixo, ocorre a indução de corrente no disco do freio que gera campo eletromagnético oposto ao campo indutor das bobina que freia o disco reduzindo a velocidade do motor.

Partida de motor de indução trifásico com inversor de frequência e freio eletromagnético de Foucault 

O sistema de partida de motor de indução trifásico com inversor de frequência é equipado com freio eletromagnético de Foucault acoplado ao eixo com controle eletrônico e medidor digital para simular carga e multimedidor de grandezas elétricas das tensões e corrente do motor. 

Figura 03 - Componentes do conjunto Freio
de Foucault e Motor de indução.

Freios de Foucault, ou Freio Eletromagnético, têm como seu principal objetivo de funcionamento a criação de correntes parasitas de Foucault, essas correntes são criadas através de bobinas eletromagnéticas de um disco metálico girante criando-se um campo magnético constante, provocando a indução das correntes parasitas de Foucault. Por não se tratar de freio mecânico envolvendo atrito entre componentes, com consequente desgaste dos mesmos, os freios dinâmicos possuem vida útil prolongada e praticamente dispensam manutenção.

Os motores mais adequados para a aplicação em máquinas, são os trifásicos, por suportarem um regime de serviço com maior número de manobras. Os motores monofásicos não se adequam a aplicação pois não suportam um alto número de manobras. 

Entretanto, o caso é que existe um grande potencial para aplicação deste tipo de máquinas trifásicas onde não se encontram redes trifásicas. Para resolver isto pode ser utilizado inversores de frequência econômicos da linha CFW10 com entrada monofásica e saída trifásica. Só isto já viabiliza o uso dos inversores mesmo sem a necessidade de variar a velocidade. Porém o uso dos inversores proporciona mais benefícios ainda para a aplicação nas máquinas industriais, como:

• Possibilidade de encontrar a velocidade ideal para a aplicação, uma vez ajustada é fixada;
• Possibilidade do uso de saída digital para em caso de sobrecarga, acionar a proteção e desligar automaticamente a máquina evitando a quebra dos dispositivos mecânicos;
• Aumento da vida útil da partes mecânicas da máquina, pelo uso de rampas de aceleração e desaceleração;
• As saídas digitais do tipo relé que é programado para comutação quando ocorre algum erro (sobrecarga, subtensão, etc), comandando o desligamento automático da máquina.

Um inversor de frequência nada mais é do que um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos. O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação, mas para entendermos melhor isso, precisamos saber como funciona um motor trifásico.

Figura 04 - Diagrama em blocos do Inversor de Frequência

O funcionamento de um motor elétrico de indução trifásico, embora altamente eficiente, é muito simples. Ele apenas “imita” a frequência da rede onde está ligado. A frequência da rede de corrente alternada é a quantidade de vezes que ela alterna por segundo e é através da unidade Hertz (Hz), ou seja, uma rede de 60Hz alterna 60 vezes em um segundo. Essa tensão oscilante passa pelas bobinas do motor e forma um campo giratório e o motor tende a segui-lo, então, quanto mais alta for a frequência, mais rápido será esse campo e mais rápido o motor tenderá a girar.

O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de modo muito eficiente.

O uso de inversores de frequência é responsável por uma série de vantagens, dependendo dos modelos oferecidos pelos fabricantes, são unidas a capacidade de variar a velocidade com controles especiais já implantados no equipamento. Esses controles proporcionam além da total flexibilidade de controle de velocidade sem grande perda de torque do motor, aceleração suave através de programação, frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos além de diversas formas de controles preferenciais e controles externos que podem ser até por meio de redes de comunicação. Tudo isso com excelente precisão de movimentos.

Além destas vantagens, os inversores ainda possuem excelente custo-benefício, pois proporcionam economia de energia elétrica, maior durabilidade de engrenagens, polias e outras transmissões mecânicas por acelerar suavemente a velocidade. 

A possibilidade de eliminar reduções mecânicas do projeto também é possível, assim mais economia será possível.

Parametrização do Inversor de frequência

Figura 05 - Interface do Inversor de Frequência

Um parâmetro do inversor de frequência é um valor de leitura ou escrita, através do qual o usuário pode ler ou programar valores que mostrem, sintonizem ou adequem o comportamento do inversor e motor em uma determinada aplicação. Exemplos de leitura e programável. Parâmetro de Leitura: Corrente consumida pelo motor;  Parâmetro Programável: Velocidade de giro do motor, quando comandado pelo teclado (referência de velocidade, valor de frequência) .

• Compacto e baixa inércia para potências baixas e médias;
• Bom controle e velocidade de resposta, permitindo ciclos transientes;
• Boa relação custo/benefício para potências baixas e médias;
• Preço mais elevado que os hidráulicos.

Figura 06 - Diagrama elétrico do conjunto Motor de
indução trifásico - Inversor de Frequência e freio de Foucault.

Quase todos os inversores disponíveis no mercado possuem parâmetros programáveis similares. Estes parâmetros são acessíveis através de uma interface composta por um mostrador digital (“display”) e um teclado, chamado de Interface Homem-Máquina (IHM), ver figura 1.

Para esta aplicação iremos parametrizar:

1. P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros. O valor da senha é 5. O uso de senha está sempre ativo.
2. P204 = 5 - Carrega Parâmetros com Padrão de Fábrica. Reprograma todos os parâmetros para os valores do padrão de fábrica. Para isso, programe P204 = 5. Os parâmetros P142 (tensão de saída máxima), P145 (freqüência nominal),P295 (corrente nominal),P308 (endereço do inversor) e P399 a P407 (parâmetros do motor) não são alterados quando é realizada a carga dos ajustes de fábrica através de P204 = 5.
3. P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros. 
4. P100 = 12s - Rampa Aceleração. Este parâmetro define o tempo para acelerar linearmente de 0 até a frequência nominal.
5. P101 = 8s - Rampa Desaceleração. Este parâmetro define o tempo para desacelerar linearmente da frequência nominal até 0.
6. P156 = 5,0A. O parâmetro P156 deve ser ajustado num valor de 10 % a 20 % acima da corrente de trabalho do motor.
7. P202 = 2 - Inversor Vetorial. Define o modo de controle do inversor. O controle vetorial permite um melhor desempenho em termos de torque e regulação de velocidade. O controle vetorial do CFW-08 opera sem sensor de velocidade no motor (sensorless). Deve ser utilizado quando for necessário: uma melhor dinâmica (acelerações e paradas rápidas); quando necessária uma maior precisão no controle de velocidade; operar com torques elevados em baixa rotação ( < 5Hz).
8. P220 = 1 - Seleção da Referência de velocidade. Define quem faz a seleção da Referência de velocidade - Situação local.  0 - Sempre situação local. 
9. P221 = 0 - Velocidade local através das Teclas < e > da IHM. Seleção da Referência de velocidade – Situação Local. 
10. P222 = 0 - Velocidade Remoto através de AI1. Seleção da Referência de velocidade – Situação Remoto. 
11. P229 = 2 - Comando IHM e Bornes. Definem a origem dos comandos de habilitação e desabilitação do inversor, sentido de giro e JOG.

Figura 07 -  Acionamentos do 
Inversor de Frequência.

Os parâmetros do motor é definido através dos dados obtidos na placa do motor.

1. P399 = 68.5 - Rendimento Motor.
2. P400 = 220 - Vac Tensão do Motor.
3. P401 - Corrente do motor – 2,04 A. 
4. P402 - Rotação do motor – 1680 RPM .
5. P403 = 60 Hz - Frequência.
6. P404 = 3 - 1/2 CV - Potência Mecânica.
7. P407 =0,7 Fator potencia.
8. P408 = Auto ajuste resistência rotórica.

Com as alterações acima o inversor de frequência está pronto para funcionar e as entradas digitais estão habilitadas na funções remoto com as seguintes funções:

1. P263 = 4 - DI1 = Habilita Geral.
2. P264 = 2 - DI2 = Gira / Para.
3. P265 = 0 - DI3 = Sem função.
4. P266 = 0 - DI4 = Sem função.

Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 23_10_54 Inversor CFW08 - Modo remoto e Freio Eletromagnético de Foucault; 

Desenho técnico de Partida de Motor com Inversor e Freio Eletromagnético de Foucault disponível em : 25_09_01 Freio Eletromagnético de Foucault; 

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/06/2025.

MAQ_II - Aula 06 - Energização de Motor de indução com freio de Prony

Uma das importantes invenções científicas de Gaspard de Prony foi o "freio" que ele inventou em 1821 para medir o desempenho de máquinas e motores.

O freio de Prony tem como objetivo medir a força produzida por um motor, para depois calcular o torque produzido e a partir disso calcular a potência, que é (Torque)x(Velocidade Angular) então obter um gráfico de potência por torque. 

Figura 01 - Freio de Prony.

O freio de Prony consiste em um volante fixo ao eixo, que é conectado a um braço que se apoia sobre um medidor de força ou que segura uma balança, o volante é acionado pelo motor e tem o movimento restringido pelas sapatas por meio de atrito, e então transmite o esforço ao braço apoiado sobre o medidor. Esse método mantém uma carga constante independente da rotação empregada pelo motor.

Quando o motor está funcionando, a força de atrito entre o tambor e a faixa aumentará a leitura de força em uma balança. A leitura multiplicada pelo raio do tambor acionado é igual ao torque. Se a velocidade do motor for medida com um tacômetro , a potência do freio é facilmente calculada. O torque é então relacionado ao comprimento da alavanca, ao diâmetro do eixo e à força medida.

A potência de saída em unidades SI pode ser calculada da seguinte forma: Potência rotativa (em newtons-metros por segundo, N·m/s) = 2 π × distância da linha central do tambor (o dispositivo de fricção) até o ponto de medição (em metros , m) × velocidade de rotação (em revoluções por segundo ) × força medida (em newtons , N). 

Potência mecânica

A potência mecânica é definida como sendo a força aplicada sobre um corpo, para deslocá-lo uma certa distância em um determinado intervalo de tempo. 

Figura 02 - Força e Potência.

James Watt foi um engenheiro que celebrizou-se por seu trabalho a respeito e foi o criador dos termos watts e hp (Horse Power).

Em avaliações que ele realizou junto aos cavalos que retiravam carvão das minas, Watt concluiu que em média, cada cavalos era capaz de içar dos fundos das minas, cerca de 330 libras (149.7 kg) de carvão, por uma distância de 100 pés (30.48 metros) em um intervalo de 1 minuto (60 Segundos), ou seja, 33000 lb.ft/min (746,7 W). Tal potência ficou conhecida e é utilizada até hoje, como sendo o equivalente a 1 hp.

O Trabalho e Potência Mecânica de um motor é definido pela força do motor. A Força é o produto da massa pela aceleração, peso é uma força que age sobre a massa pela aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s2), sua unidade é N ou Kgf. 

Define-se como trabalho mecânico o produto da força aplicada a um determinado corpo pelo deslocamento do mesmo, sua unidade é o [Nm] ou [J]. O trabalho necessário para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m é: 4500 Kgf.m

Força, Potencia Mecânica e Elétrica em Motores

Força é o produto da massa pela aceleração, peso é uma força que age sobre a massa pela aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s2), sua unidade é N ou Kgf.

Define-se como trabalho mecânico o produto da força aplicada a um determinado corpo pelo deslocamento do mesmo, sua unidade é o [Nm] ou [J]. O trabalho necessário para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m é: 4500 Kgf.m .

Figura 03 - Potência mecânica.

A potência mecânica é o trabalho mecânico realizado na unidade de tempo (1 j/s = 1 watts). A potência mecânica necessária para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m em 60 segundos é: 75 Kgf.m/s. Como a força (da gravidade) que se opõe ao  movimento é de 9,81 m/s2, temos 75 x 9,81 = 736 Watts = 1 cv.

Para movimentos circulares, a distância é substituída pela velocidade periférica, isto é, pelo caminho percorrido em metros na periferia da peça girante em um segundo.
Onde: v = Velocidade angular em m/s, d = Diâmetro da peça em metros e n = Velocidade em rpm. 

Figura 04 - Potência elétrica ativa.

A potência elétrica (P) é calculada pela fórmula ao lado que representa o consumo de energia. Onde: U = tensão da rede em volts; I = intensidade da corrente em amperes e cos* é o fator de potência.

Potência ativa é a parte da potência aparente que é realmente transformada em energia. É obtida do produto entre a potência aparente e o fator de potência. Se a carga for puramente resistiva o cos ϕ = 1, a potência ativa e a potência aparente terão o mesmo valor.

Figura 05 - η (Rendimento)

O Fator de potência é indicado usualmente pela expressão  e representa o ângulo de defasagem da tensão em relação à corrente, além de representar a relação entre a potência real P (ativa, efetivamente transformada em trabalho) e a potência aparente S. 

A potência aparente é a soma vetorial da potência ativa e da potência reativa Q, potência esta que não realiza trabalho e é transferida e armazenada nos elementos passivos (capacitores e indutores) do circuito.

O rendimento, também conhecido pelo símbolo η, representa a relação entre a potência real ou útil Pu (efetivamente transferida para a ponta do eixo) e a potência total absorvida da rede Pa, ambas são potências ativas. O rendimento é calculado pela fórmula ao lado. Onde: Pu = Potência mecânica e Pa = Potência elétrica.  

Figura 06 - Rendimento.

Rendimento: também conhecido pelo símbolo η, representa a relação entre a potência real ou útil Pu (efetivamente transferida para a ponta do eixo) e a potência total absorvida da rede Pa, ambas são potências ativas. O rendimento indica a eficiência do motor na transformação de energia elétrica em mecânica. Seu valor varia de acordo com a carga do motor. Com pequenas cargas o rendimento é baixo, ou seja, a maior parte da energia consumida é transformada em calor. É importante dimensionar os motores para uma condição de funcionamento entre 75% e 100% do valor nominal, onde estes apresentam valores de rendimento mais elevados, o que proporciona uma redução nos gastos com energia elétrica.

Figura 07 - Escorregamento.

A rotação do motor é calculada pela fórmula ao lado que representa o as rotações por minuto do rotor. Onde: n = velocidade nominal do eixo do motor assíncrono; F. frequência da rede;   P. pares de pólos do motor e S o escorregamento do rotor.
É importante dimensionar os motores para uma condição de funcionamento entre 75% e 100% do valor nominal, onde estes apresentam valores de rendimento mais elevados, o que proporciona uma redução nos gastos com energia elétrica.

Freio de Prony

O dispositivo mais antigo, utilizado até os dias de hoje, para medir a potência do motor é constituído por um volante circundado por uma cinta conectada a um braço cuja extremidade se apoia sobre a plataforma de uma balança. O volante, acionado pelo motor, tem o seu movimento restringido pela pressão aplicada à cinta, que transmite o esforço ao braço apoiado sobre a balança. A partir das leituras da balança, calcula-se o esforço despendido pelo motor. Esse dispositivo é conhecido como FREIO DE PRONY.

Figura 08 - Freio de Prony.

Com os elementos acima, sabendo-se que a periferia do volante percorre, no intervalo de uma rotação, a distância 2π r contra a força de atrito f, aplicada pela cinta, então, em cada rotação, tem-se:
Trabalho=2π rf. O conjugado resistente ao atrito é formado pelo produto da leitura P da balança pelo valor do comprimento do braço de alavanca R e será exatamente igual ao produto r vezes f, conjugado que tende a mover o braço. Logo: r.f=P.R e, em uma rotação, Trabalho = 2π PR. Se o motor funcionar a N rpm, o Trabalho por minuto será dado por: = 2π PRN.
A expressão acima define a potência desenvolvida pelo motor, que pode ser expressa em HP (Horsepower) ou em CV (Cavalo-vapor), dependendo das unidades empregadas.

Aplicação prática com motor de indução trifásico de: 1cv - 1720rpm -220V - 3,8A

Exemplo: Para um motor de potência mecânica a ser calculada, foi medido: raio: r = 42 cm; peso: P = 1 Kgf e rotação: 1720 Rpm.

• Calculamos: perímetro: p = 2πr => 2 x 3,14 x 0,42 => 2,64 metros; 
• Calculamos: velocidade: n = (p . rpm)/60 => (2,64 x 1720) / 60 => 75,65 m/s;
• Calculamos: potência mecânica: P = m x n x g => 1 x 75,65 x 9,81 = 742, 12 Kgf  m2 / s3;

Logo este motor tem a potencia mecânica de: 742,12 Watts .

Neste motor de potência elétrica a ser calculada também foi medido: tensão: V = 220 v; corrente: I = 3,80 A e cos : 0,98.

• Calculamos: potência elétrica:  P = 1,73 VI cos => 1,73 x 220 x 3,80 x 0,98 => 1419,03 Watts;
• Calculamos: rendimento: n = (P mecânica / P elétrica) x 100% => 742,12 / 1419,03 = 52,29 %.

A ficha de análise de grandezas elétricas - Medidores digitais – Máquina Ligada a plena carga está disponível em: 23_08_06 FRT - Análise -Tensão Corrente Potência Elétrica em Máquinas com medidores digitais e freio.

Diagrama elétrico disponível em Motor Trifásico com Freio de Prony: 16_04_26 Motor Trifásico com Freio de Prony.

Veja resumo de motores no link:  16_02_001 Manual de Motores Voges.

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/02/2016.

MAQ_II - EX04 - Análise de grandezas elétricas com Alicate Amperímetro - Motor Ligado

 O alicate amperímetro é uma das ferramentas mais práticas para quem trabalha com elétrica, manutenção e instalações. Ele permite medir corrente elétrica sem cortar ou desencapar fios, trazendo mais segurança e rapidez no dia a dia.
O alicate amperímetro é um instrumento de medição que identifica a corrente elétrica por indução magnética. Basta envolver um único condutor com a garra para que o valor da corrente apareça no visor digital. Isso evita contato direto com partes energizadas, reduzindo riscos e erros de medição.

Quando a corrente passa pelo fio, ela gera um campo magnético. A garra do alicate detecta esse campo e converte o sinal em um valor numérico exibido no visor. Por isso, é essencial medir apenas um fio por vez. Se dois condutores passarem juntos pela garra, a leitura será incorreta.

No uso real, ele é aplicado para:

• Medir corrente alternada (AC) e, em alguns modelos, corrente contínua (DC);
• Verificar consumo elétrico de motores e equipamentos;
• identificar sobrecarga em circuitos;
• Auxiliar diagnósticos rápidos em quadros elétricos;
• Medir tensão, resistência e continuidade (dependendo do modelo);

É muito comum em manutenção industrial, elétrica predial, automação e energia solar.

Para medir corrente elétrica:

• Selecione a função de corrente (A).
• Abra a garra e envolva somente um condutor.
• Feche a garra completamente.
• Leia o valor no visor.

Para medir tensão:

• Selecione a função de tensão (V).
• Conecte as pontas de prova.
• Encoste nos pontos do circuito.
• Leia a tensão indicada.

Para resistência e continuidade:

• Selecione Ω ou continuidade.
• Encoste as pontas no componente.
• Verifique o valor ou sinal sonoro.

Há diferentes escalas e modelo: AC, DC, True RMS e CAT.

• AC: corrente alternada (uso residencial e industrial);
• DC: corrente contínua (baterias, solar, automotivo);
• True RMS: leitura precisa mesmo com sinais distorcidos;
• CAT III / CAT IV: nível de segurança para ambientes industriais.
• Quanto mais complexo o circuito, mais importante o True RMS e a categoria correta.

Segurança no uso do alicate amperímetro. Checklist rápido:

• Respeite o limite do equipamento;
• Use EPI adequado;
• Evite ambientes úmidos;
• Confira o estado das pontas e da garra;
• Siga sempre o manual do fabricante.

Segurança nunca é detalhe, é regra.
Se você quer medições mais seguras, rápidas e confiáveis, contar com um bom alicate amperímetro faz toda a diferença.

A ficha de análise de grandezas elétricas - Alicate Amperímetro – Máquina Ligada está disponível em: 23_08_05 FRT - Análise -Tensão Corrente Potência Elétrica em Máquinas com Alicate Amperímetro .

 

O relatório da atividade prática resolvido pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 26_08_03 Energização de motor de indução trifásico de 12 terminais e em: 26_08_02 Energização de motor de roto bobinado trifásico.  

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 11/08/2026

MAQ_II - EX03 - Análise de Grandezas Elétricas com Multimedidor – Motor Ligado

 Uma das grandezas elétricas importantes quando energizamos o motor de indução trifásico é o Fator de Potência.

Este fator está associados ao conceito de Potência Reativa, Potência Aparente e Potência Ativa.

• Potência Aparente: é a potência instantânea medida multiplicando a tensão pela corrente, medida em kVA (quilo Volt-Ampere).
• Potência Ativa: é aquela que é usada no equipamento para realizar trabalho, ou seja, é de fato utilizada na conversão de energia elétrica em mecânica, térmica…etc. É medida em kW (quilo Watts).
• Potência Reativa: é utilizada na manutenção dos campos eletromagnéticos nas estruturas das cargas indutivas, como motores de indução. Sua unidade de medida é o kVAr (quilo Volt-Ampere Reativo).

Quando cargas indutivas são acionadas com alimentação por corrente alternada, ocorre um fenômeno de defasagem entre as ondas da tensão e da corrente, causando o surgimento da Potência Reativa.

Esta defasagem é quantificada pelo chamado Fator de Potência (FP).

Logo, de uma forma resumida,  o Fator de Potência (FP) nada mais é que uma medida de quanto da potência elétrica consumida está de fato sendo convertido em trabalho útil.

Segundo a Legislação Brasileira o Fator de Potência mínimo permitido para as contas de energia é de 0,92. Abaixo deste valor, a Concessionária deve cobrar multa na fatura de energia sobre o consumo de Potência Reativa além dos 8% máximos permitidos.

As principais cargas que causam baixo Fator de Potência são lâmpadas fluorescentes, transformadores em vazio (sem carga) ou com baixa carga e motores de indução (motores mais usados na indústria).

A forma de compensar o baixo Fator de Potência é a instalação de bancos de capacitores em paralelo na entrada de energia ou no próprio equipamento com carga indutiva. Esses bancos introduzem na instalação uma carga capacitiva, que tem o efeito contrário da carga indutiva. Isso compensa o baixo Fator de Potência e ajusta o valor para mais próximo de 1, evitando as multas.

Medidores de qualidade de energia, são importantes na identificação dos equipamentos com baixo Fator de Potência e assim otimizar a implementação de projetos para correção.

Um dos instrumentos utilizados para medir a qualidade de energia é o analisador MAR-80. Ele é um instrumento portátil que mede, calcula e registra em memória os principais parâmetros elétricos das redes industriais: tensão, corrente, freqüência, potencia ativa e reativa, fator de potência, distorção harmônica total (THD), corrente de fuga e seqüência de fases, em redes monofásicas ou trifásicas equilibradas.

Permite realizar medidas instantâneas de todos os parâmetros, ou registrar as magnitudes durante um tempo programado entre 1 e 90 minutos, calculando seus valores máximos, mínimos e médios. A medidas são armazenadas na memória interna, com capacidade para até 33 conjuntos de valores, e são exibidos em uma tela de fácil leitura, com alta visibilidade. Um calendário e relógio de tempo real permite associar data e hora aos registros obtidos.

O MAR-80 oferece ao instalador funções avançadas de cálculo que simplificam o seu serviço. Com os valores medidos, o equipamento dimensiona automaticamente o banco de capacitores otimizado para compensar a energia reativa. Para um banco de capacitores existente, calcula a energia reativa que será compensada.

Permite monitorar a distorção harmônica total, com alarme que se ativa quando o limite prefixado de THD é superado.

Um sistema de detecção automática do tipo de alicate amperímetro que está sendo usado dispensa a necessidade de programar a constante, evitando erros de operação.

O equipamento é pequeno, leve, robusto e fácil de transportar. Para os instaladores e para os setores de manutenção elétrica resulta uma ferramenta extremamente poderosa que permite avaliar tanto a qualidade do fornecimento de energia, quanto para o desenho dos sistemas de compensação reativa e de harmônicos no consumo.

Quando o motor falha, muitas vezes é difícil descobrir o por que da falha apenas olhando para ele. Da mesma forma, um motor fora de uso pode ou não funcionar, independentemente da sua aparência física. Um checagem do motor em bancada sem caraga pode ser feita com um mutimedidor e  há muito mais informações para recolher e pesar antes de realmente colocá-lo em uso.

 

1 - Verifique o exterior do motor. Se o motor não tiver qualquer um dos seguintes problemas no exterior, podem ser problemas que encurtem a vida útil dele devido à sobrecarga anterior, utilização errada ou ambos. Procure por: Buracos ou o pé de montagem quebrado; Pintura escurecida no meio do motor (indicando calor); Evidência de sujeira e outros materiais estranhos terem sido puxados para os enrolamentos do motor através das aberturas na carcaça.

 

2 - Verifique a placa de identificação do motor. A placa de identificação é um metal ou outras marcações ou etiquetas duráveis que são rebitadas ou fixadas ao exterior da carcaça do motor, chamada carcaça do estator. Informações importantes sobre o motor estão na etiqueta; sem ela, será difícil de determinar sua adequação a uma tarefa. As informações típicas encontradas na maioria dos motores incluem (mas não se limitam a):

• Nome do Fabricante — o nome da empresa que fez o motor;
• Modelo e Número de Série — informações que identificam seu motor em particular;
• RPM — o número de rotações que o rotor faz em um minuto;
• Potência Mecânica (CV) — quanto trabalho ele pode realizar;
• Esquema de ligação — como conectar para voltagens, velocidades e sentidos de rotação diferentes;
• Voltagem — Valores de tensão da rede elétrica e sequência de fase;
• Corrente — Valores de corrente elétrica;
• Modelo da Carcaça — dimensões físicas e padrão de montagem;
• Tipo — descreve se a carcaça é aberta, à prova de pingos, fechada auto-ventilada, etc.

3 - Use um mutimedidor para verificar o valores de: tensão, corrente, fator de potência (cos), potencia ativa reativa e aparente e compare com os dados de placa.

O arquivo para análise de grandezas elétricas com Multimedidor elaborado por Sinésio Gomes pode ser baixado em: 16_06_006 Manutenção - Análise de grandezas elétricas – Máquina Ligada.

Informações sobre uso do Mutimedidor podem ser obtidos no link: AT 12 - Analisador de redes de energia - MAR80 - Instruções de Uso .

 

O relatório da atividade prática resolvido pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 26_08_01 Energização de motor de indução trifásico de alto rendimento e em: 26_08_02 Energização de motor de indução trifásico. 

 

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

MAQ_II - EX02 - Energização de motores elétricos com chaves eletromecânicas

Diagramas de sistemas eletromecânicos para acionamento de motores de indução: monofásicos, trifásicos, Dahlander, de duplo enrolamento, de rotor bobinado e de corrente contínua. Vale lembrar que estes sistemas de partida estão fora de normas de segurança NR10 e NR12.

1. 
   MAQ2 00: Motor Monofásico com capacitor permanente;
2. MAQ2 01: Motor Monofásico com polo distorcido;
3. MAQ2 02: Motor Monofásico com capacitor de partida;
4. MAQ2 03: Motor Monofásico de duas velocidades.pdf
5. MAQ2 04: Motor Monofásico com reversão;
6. MAQ2 05: Motor Trifásico com reversão;
7. MAQ2 06: Motor Trifásico estrela triângulo;
8. MAQ2 07: Motor Dahlander.
9. MAQ2 08: Motor de Duplo Bobinado;
10. MAQ2 09: Motor de Rotor Bobinado;
11. MAQ2 10: Motor de Indução de doze terminais;
12. MAQ2 11: Motor de Corrente Contínua Composto;
13. MAQ2 12: Motor Universal com controle de velocidade;

Softwares de Comandos Elétricos: O softwares para simulação circuitos de Comandos e Motores elétricos estão disponíveis nos links abaixo.

1. APK 01: Aula 28 - Motor de indução WEG.
2. APK 02: Aula 29 - Software CAD_Simu.

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 20/04/2023

MAQ_II - EX01 - Análise de Risco e da Permissão de Trabalho

 A Permissão de Trabalho  deve ser feita para todos os serviços realizados nas empresas. O porquê de tê-la, os princípios básicos e quando deve ser aplicada é definido por legislação que a cerca, confira.

Legislação para o Empregador

A Norma Regulamentadora NR1 menciona no item 1.7 letra “B”que o empregador deve elaborar Ordens de Serviço dando ciência aos funcionários a respeito dos riscos no ambiente. Como podemos observar acima a Ordem de Serviço tem a missão de informar o funcionário sobre os riscos do ambiente. A partir do momento da assinatura do documento, o funcionário não tem mais como alegar que não conhecia o risco do trabalho. O empregador pode ser multado pela falta de Ordem de Serviço na empresa.
Legislação para os Funcionários
A NR 1 no item 1.8 letra “A” mostra que: Cabe ao funcionário cumprir as normas de Segurança do Trabalho e as Ordens de Serviços emitidas pelo empregador. Cumprir as normas de Segurança do Trabalho e as Ordens de Serviço é dever do funcionário. Quando o mesmo não cumpre as normas pode sofrer as medidas disciplinares de costume na empresas. A aplicação de advertência é um costume que já é aceito como lei, mas, não é regulamentada.
A Permissão de Trabalho  é um instrumento de extrema na importância em toda gestão de Segurança do Trabalho na empresa. O documento serve para conscientizar o trabalhador dos riscos do ambiente de trabalho, como também para mostrar as medidas adotadas pela empresa em favor da segurança do trabalhador. É muito importante também pelo fator “documentação”. Nela o funcionário se compromete a trabalhar de forma segura. É geralmente, o primeiro contato da segurança do trabalho com o trabalhador recém contratado.
O Capítulo V da Consolidação das Leis do Trabalho - Artigo 157 Item II – Mostra que cabe às empresas: II - instruir os empregados, através de ordens de serviço, quanto às precauções a tomar no sentido de evitar acidentes do trabalho ou doenças ocupacionais;
Como podemos ver a lei é bem clara quando se trata de Ordem de Serviço. É um mandamento, uma ordem, portanto, deve ser bem elaborada para que seja eficiente.
Permissão de Trabalho (PT)  é a autorização dada por escrito, em documento próprio para a execução de qualquer trabalho de manutenção, montagem, desmontagem, construção, reparo ou inspeção de equipamentos a ser realizado na área industrial. Tem por objetivo esclarecer as etapas para avaliação de liberação de serviços com riscos potenciais de acidentes a serem executados nas diversas áreas.

Ao preencher a PT leia atentamente antes de iniciar o serviço, verificando se foram atendidas todas as recomendações exigidas. Deve estar devidamente preenchida, assinada e permanecer junto à obra em local visível sob a responsabilidade da supervisão. É necessário também, que o preenchimento dessa autorização seja bem feita, com critérios, para que tenham validade na orientação dos funcionários. Para auxiliá-lo descrevemos abaixo algumas instruções para o devido preenchimento da Permissão de trabalho:

Antes de iniciar o trabalho vá ao local de execução do trabalho para efetuar a inspeção, verifique e anote todas as condições que envolvam perigo antes de iniciar suas atividades. Comunique-se com a supervisão, responsável pela área para que essa tome conhecimento e para que possa contribuir nas instruções de segurança. Preencha o formulário no local que irá ser executado o trabalho, ao elaborar este procedimento, todos os responsáveis devem participar com o objetivo de descrever as etapas de trabalho, verificando a cada etapa os perigos e as medidas preventivas a serem executadas. Após a elaboração da Análise de Risco e da Permissão de Trabalho (devidamente preenchida), reúna todos os colaboradores e passe instruções de segurança de acordo com os dados registrados neste procedimento. A instrução dada à equipe de trabalho deve ser feita exatamente na área de trabalho com o objetivo de mostrar os locais perigosos, as formas adequadas de trabalho, o uso de equipamentos de segurança, etc. Após as instruções, solicite as assinaturas dos participantes no verso do formulário.

Ao iniciar o trabalho siga todas as etapas conforme determinação da PT, desde a forma de trabalho até o uso de equipamentos de proteção individual. Todo local de trabalho deve estar devidamente isolado. Deixe a PT em local visível e o preenchimento deve estar legível e preenchido com todos os itens de segurança necessário para a execução do trabalho com segurança. Todos os dias a supervisão da empresa contratada, antes de iniciar as atividades, deve reunir sua equipe de trabalho e efetuar instruções de segurança de acordo a Permissão de Trabalho e a Análise de Risco. Caso haja acidentes/incidentes, os responsáveis devem parar o serviço, reunir todos seus funcionários e divulgá-los com o objetivo de apresentar as falhas e as medidas preventivas para evitar a reincidência. Todo local da obra/serviços, deve ter cartazes de segurança para orientação dos funcionários e pessoas que passam próximo ao local.

Este documento está disponível em:
 16_02_001 - Permissão para o trabalho.pdf

Os responsáveis têm como obrigação, coletar dados sobre as falhas nas execuções das atividades com o objetivo de efetuar instruções de segurança visando à prevenção de acidente e a qualidade no trabalho. Os trabalhos devem iniciar somente após a leitura, entendimento e assinatura por parte dos executantes.

Ao Término do Trabalho efetue inspeção em todo local da obra, eliminando as irregularidades apresentadas (lixo, peças soltas sobre equipamentos, materiais inflamáveis, estruturas soltas, estruturas amarradas, etc.) - Após a inspeção para liberar a área a empresa contratada deve comunicar a supervisão da área e ao contratante para que esses verifiquem as condições do trabalho e também as condições de segurança do local. Todas as etapas de término de trabalho devem estar contidas na Permissão de Trabalhos. Após a conclusão dos trabalhos, o responsável pela execução, deverá devolver a ficha de liberação para o responsável da área ou solicitante, para vistoria e conhecimento da conclusão do serviço. A ficha de liberação deverá ser arquivada no Setor de Segurança do Trabalho.

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/08/2026

MAQ_II - Aula 05 - Motores elétricos

Figura 01 - Tipos de motores.

 O motor elétrico é a máquina mais simples para se obter energia mecânica através da transformação de energia elétrica. Sendo que o motor de indução é o mais usado entre todos os tipos de motores, pois concilia robustez, grande versatilidade de aplicação, baixo custo, melhores rendimentos e não é poluente, aliados ao fato de se utilizar energia elétrica como fonte de alimentação (energia de fácil disponibilidade e baixo custo). Os tipos mais comuns de motores elétricos são mostrados na figura ao lado.

Motores de corrente contínua: São motores que precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em contínua. Sua velocidade pode ser ajustada de acordo com a tensão aplicada. Tem sua utilização principal nas aplicações que requeiram elevado conjugado de partida (como tração elétrica) e controle de velocidade sobre grandes faixas, principalmente em potências elevadas. Devido a necessidade de uma fonte de corrente contínua, e forma construtiva tem o seu custo elevado.

Figura 02 - Vista explodida de motor de corrente contínua.

Motor universal: é um tipo de motor de funciona tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada. O motor universal é um motor CC com excitação série, ou seja, um motor CC cujos enrolamentos de campo e de armadura estão conectados em série, podendo, portanto ser alimentado por uma única fonte, que pode ser contínua ou alternada monofásica.

Motores de corrente alternada: São motores que sua alimentação é feita através de uma fonte de corrente alternada. Podem ser classificados em assíncronos (indução) e síncronos. As máquinas síncronas possuem velocidade fixa e têm sua aplicação bastante limitada, devido ao alto custo. Já os motores de indução são utilizados na grande maioria das aplicações que necessitam de motores elétricos.

Funcionamento de Motor de Indução Trifásico

Os Motores de Indução Trifásicos são compostos basicamente de duas partes: um estator e um rotor. O estator constitui a parte estática de um motor e o rotor sua parte móvel.

Figura 03 - Vista explodida de motor de indução.

O estator é composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente para reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas (vista frontal) de tal maneira que possam ser alojados enrolamentos que deverão criar um campo magnético no estator.
O rotor, composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente como o estator, tem também o formato de um anel (vista frontal), com os enrolamentos alojados longitudinalmente.
O motor de indução é o motor de construção mais simples. O estator e rotor são montados solidários, com um eixo comum aos “anéis” que os compõem. A aplicação de uma tensão nos enrolamentos do estator irá fazer com que apareça uma tensão nos enrolamentos do rotor. Assim o estator pode ser considerado como o primário de um transformador e o rotor como seu secundário. O espaço entre o estator e o rotor é denominado entreferro. Os enrolamentos, ou bobinas, são em número de três. Estas bobinas, alojadas nas ranhuras do estator, podem ser ligadas em estrela ou triângulo. No rotor os enrolamentos, enrolados longitudinalmente a seu eixo, podem ser realizados de duas maneiras, o que dá origem a dois tipos de rotor: Rotor Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado.

Figura 03.1 - Campo eletromagnético em motor de indução.

O funcionamento de um motor de indução trifásico baseia-se no princípio do acoplamento eletromagnético entre o estator e o rotor, pois há uma interação eletromagnética entre o campo girante do estator e as correntes induzidas nas barras do rotor, quando estas são cortadas pelo campo girante.
O campo girante é criado devido aos enrolamentos de cada fase estarem espaçados entre si de 120º. Sendo que ao alimentar os enrolamentos com um sistema trifásico, as correntes I1, I2 e I3 originarão seus respectivos campos magnéticos H1, H2 e H3, também, espaçados entre si 120°.
Além disso, como os campos são proporcionais às respectivas correntes, serão defasados no tempo, também de 120° entre si. A soma vetorial dos três campos H1, H2 e H3, será igual ao campo total H resultante.
A composição do campo gerado pela corrente induzida no rotor com o campo girante do estator resulta em uma força de origem magnética que gera um conjugado no eixo do motor, tendendo a fazer o rotor girar no sentido do campo girante. Se o conjugado é suficiente para vencer o conjugado resistente aplicado sobre o eixo, o rotor começa a girar. A energia elétrica fornecida ao estator pela rede é transformada em energia mecânica através do eixo do motor.

Uma última característica importante do motor de indução a ser citada é a sua placa de identificação, que traz informações importantes, listadas a seguir:

• CV: Potência mecânica do motor em cv;

• Ip/In: Relação entre as correntes de partida e nominal;

• Hz: Freqüência da tensão de operação do motor;

• RPM: Velocidade do motor na freqüência nominal de operação;

• V: Tensão de alimentação;

• A: Corrente requerida pelo motor em condições nominais de operação;

• F.S.: Fator de serviço, quando o fator de serviço é igual a 1,0, isto implica que o motor pode disponibilizar 100% de sua potência mecânica.

Os de tipos de falhas em motores trifásicos podem ser consultadas no catálogo disponível no link:  16_02_002 WEG Falhas em Motores trifásicos.pdf .
Vista explodida de motores trifásicos podem ser consultadas no catálogo disponível no link: 16_02_012 Vista Explodida em Motores Trifásicos.pdf.
O diagrama elétrico para energização de Motor de Indução trifásico está disponível em: 19_09_01 DM_Motor_de_Indução_6T .

Funcionamento de Motor de Indução Monofásico

Construtivamente, os motores monofásicos são semelhantes aos trifásicos, com a diferença de possuírem um único enrolamento de fase. Sua grande vantagem é a de poderem ser ligados à tensão de fase das redes elétricas, normalmente disponíveis em residências e pequenas propriedades rurais - ao contrário do que sucede com as redes trifásicas. Em contrapartida, possuem o inconveniente de serem incapazes de partir sem a ajuda de um circuito auxiliar, o que não ocorre com os motores trifásicos.
Em uma comparação com motores trifásicos, os monofásicos apresentam muitas desvantagens: apresentam maiores volume e peso para potências e velocidades iguais (em média 4 vezes); seu custo é mais elevado que os de motores trifásicos de mesma potência e velocidade; necessitam de manutenção mais apurada devido ao circuito de partida e seus acessórios; apresentam rendimento e fator de potência menores para a mesma potência; apresentam maior consumo de energia; possuem menor conjugado de partida e são difíceis de encontrar no comércio para potências mais elevadas (acima de 10 cv).

Motores monofásicos não podem partir sozinhos porque não conseguem formar o campo girante, como fazem os motores trifásicos. O campo pulsante sempre tem a mesma direção e não permitindo a indução de correntes significativas nos enrolamentos rotóricos.

Porém, se de alguma forma se puder conseguir um segundo campo com defasagem de 90° em relação à alimentação, se terá um sistema bifásico, com a conseqüente formação de um campo girante capaz de promover a partida, como mostra a figura ao lado. Existem várias maneiras de proporcionar esta defasagem. Cada uma delas corresponde a um determinado tipo de motor monofásico, como se verá na próximas seções.

É importante salientar que após atingir certa velocidade (entre 65 - 80% de sua velocidade síncrona), o motor pode continuar trabalhando com uma só fase. Isto quer dizer que, após acelerado, o circuito auxiliar de partida pode ser "desligado" sem que o motor pare.

Veja resumo de tipos de falhas em motores monofásicos no link: <<  16_02_001 WEG Falhas em Motores Monofásicos.pdf >>.

Vista explodida de motores monofásicos no link: 16_02_011 Vista Explodida em Motores Monofásicos.pdf .

Diagrama elétrico para energização do motor de indução monofásico com capacitor de partida disponível em: 19_09_09_CH_Motor_monofásico_com_reversão_manual .

As dimensões e características de motores elétricos podem ser consultadas no catálogo disponível no link a seguir: 14_09_024 Manual de Motores.

Quer saber como os motores de indução trifásicos são construídos, tenha a resposta assistindo o vídeo elaborado pela Catarinense Motores Elétricos: Motores de Indução Trifásico.

Lista de exercício de motores de indução monofásico e trifásico: 21_09_03 Lista de exercícios - Motores.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/09/2019

MAQ_II - EX05 - Bobinagem de motor de indução trifásico 36 ranhuras, concêntrico, 4 polos

Dados de placa: Motor de Indução Trifásico

• Marca: WEG.
• Modelo: 

  

  Figura 01 - Diagrama planificado interligado
  - Motor de 36 Ranhuras - enrolamento concêntrico.

  B560391.
• Potência: 1CV.
• RPM: 1725.
• Categoria: N.
• Isolamento: B. 
• Regime: 1. 
• Fator de Serviço: 1,15.
• Fator de Potência: 0,82.
• Frequência: 60 HZ.
• Tensão: 220 / 380 V.
• Corrente: 3,8 / 2,2 A.
• IP/IN: 5,6.
• IP: 21. 
• Grau de proteção (IP= 21): 
• Temperatura:
• Carcaça:  

Para o enrolamento concêntrico devemos construir grupos de 3 bobinas com 35 espiras cada com tamanhos diferentes, estando os dois  diagramas mostrado planificado e circulas nas figuras 01 e 02 do motor de indução trifásico, lembrando que para montar o motor concêntrico não devemos pular ranhura a cada bobina, e deixar um espação de três ranhura ao centro e todas as bobinas são formadas por grupo de 3 bobinas.

Dados internos do estator trifásico - 4 Polos, 2 bobina por ranhura -  Concêntrico.

Figura 02 - Diagrama circular interligado
- Motor de 36 Ranhuras -
enrolamento concêntrico.

• Tipo de bobinado: Concêntrico. 
• Número de ranhuras (Nr): 36 ranhuras.
• Número de bobinas (Nb = Nr ) : 36 bobinas. 
• Número de fases (f): 3 (trifásico).
• Número de bobinas por fase (Nbf = Nb/3): 12 bobinas.
• Número de polos (Np): 4 polos ( 1725 rpm).
• Número de bobinas por polo e fase (q = Nb / (Np x f)): 3 bobinas.
• Passo Polar (Yp = Nr/p)): 9 , 6 e 4 dentes.     
• Passo de Bobina (Yb): 1 a 10, 2 a 8, e 3 a 6. 
• Graus elétricos totais ( GET = 180 x Np) : 720 E.
• Graus elétricos por ranhura ( GEr = GET/Nr ): 20 E. 
• Passo de Fase (Yf = 120 / GEr) = 6 dentes.
• Números de bobinas levantadas (Nbl = Yb-1) = 9 bobinas.
• Número de espíras = 35 espiras de tres tamanhos diferentes, com média de 345 mm (fio reto da espira).

Há no link em esboço de uma chapa de aço silício do núcleo do motor com 36 Ranhuras para uso no planejamento de distribuição das bobinas do motor a ser montado: 24_03_02 Chapa do Núcleo com 36 Ranhuras. 

 

O diagrama circular do motor concêntrico com 4 polos e núcleo com 36 ranhuras interligado está disponível em: 24_05_05 Enrolamento Concêntrico Interligado 4 Polos. 

Referências: Manual de Bobinagem - José Roldán - Hemus Editora Ltda - São Paulo -SP -1993.

© Direitos de autor. 2024: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/04/2024.