Torque de Relutância

O torque de reluctância, também conhecido como torque de alinhamento, é um fenômeno experimentado por objetos ferromagnéticos quando colocados dentro de um campo magnético externo. Este torque atua para alinhar o objeto ferromagnético na direção do campo magnético externo. Quando exposto a um campo magnético externo, o objeto ferromagnético gera um campo magnético interno em resposta. A interação entre este campo magnético interno induzido e o campo magnético externo gera o torque de reluctância, compelindo o objeto a reorientar-se até estar otimamente alinhado com as linhas do campo magnético externo. Este alinhamento ocorre enquanto o sistema busca minimizar a reluctância magnética, que é uma medida da oposição à estabelecimento de um fluxo magnético dentro do objeto.

O torque surge da interação entre os dois campos magnéticos, causando a rotação do objeto em torno de um eixo alinhado com a direção do campo magnético. Este torque atua sobre o objeto, compelindo-o a reposicionar-se de uma maneira que minimize a reluctância magnética, facilitando, assim, o caminho mais suave possível para o fluxo magnético fluir.

Este torque também é referido como torque de saliência, pois sua geração é diretamente atribuída às características de saliência da máquina. A saliência, que se refere à assimetria geométrica e magnética dentro da máquina, cria variações na reluctância magnética que impulsionam a produção deste torque.

Os motores de reluctância dependem fundamentalmente do torque de reluctância para sua operação. A funcionalidade do motor baseia-se na interação contínua e realinhamento dos campos magnéticos, habilitados por este torque, para produzir movimento rotacional. A magnitude do torque de reluctância pode ser calculada usando uma fórmula específica, que leva em consideração vários parâmetros, como as intensidades dos campos magnéticos, a geometria da máquina e as propriedades do material, fornecendo uma medida quantitativa crucial para o projeto, análise e otimização de máquinas elétricas baseadas em reluctância.

No contexto dos cálculos de torque de reluctância, as seguintes notações são usadas:

• Trel representa o valor médio do torque de reluctância.

• V denota a tensão aplicada, que desempenha um papel crucial na energização do motor e na influência das interações dos campos magnéticos.

• f significa a frequência de linha, determinando a taxa na qual os campos magnéticos mudam e, assim, impactando o processo de geração de torque.

• δrel é o ângulo de torque, medido em graus elétricos. Este ângulo indica a diferença de fase entre os campos magnéticos do estator e do rotor e é um fator-chave no cálculo da magnitude do torque de reluctância.

• K é a constante do motor, um parâmetro específico ao motor que encapsula várias características relacionadas ao design, como a geometria do circuito magnético e as propriedades do material.

O torque de reluctância é predominantemente gerado em motores de reluctância. O princípio fundamental por trás de sua produção nesses motores reside na variação da reluctância magnética. À medida que o rotor se move dentro do campo magnético do estator, as mudanças no comprimento do vão aéreo e na geometria do caminho magnético causam flutuações na reluctância. Essas variações, por sua vez, dão origem ao torque de reluctância, que impulsiona a rotação do motor.

O limite de estabilidade dos motores de reluctância, em relação ao ângulo de torque, geralmente varia de +δ/4 a -δ/4. Operar dentro desta faixa angular garante que o motor mantenha a operação estável, evitando problemas como travamento ou comportamento errático.

Em termos de construção, o estator de um motor de reluctância assemelha-se muito ao de um motor de indução monofásico, apresentando enrolamentos projetados para criar um campo magnético giratório. O rotor, por outro lado, é comumente do tipo gaiola de esquilo. Este design de rotor simples, mas eficaz, combinado com as características magnéticas únicas do estator, permite a geração e utilização eficientes do torque de reluctância, tornando os motores de reluctância adequados para uma variedade de aplicações onde a eficiência custo-benefício e a operação confiável são requisitos-chave.