Sobre qual princípio o motor de indução funciona?

Um motor de indução é um tipo amplamente utilizado de motor AC cujo princípio de funcionamento se baseia na lei da indução eletromagnética. Abaixo está uma explicação detalhada de como funciona um motor de indução:

1. Estrutura

Um motor de indução consiste principalmente em duas partes: o estator e o rotor.

Estator: O estator é a parte fixa, geralmente composta por núcleos de ferro laminado e enrolamentos trifásicos embutidos nas ranhuras do núcleo de ferro. Os enrolamentos trifásicos estão conectados a uma fonte de energia AC trifásica.

Rotor: O rotor é a parte rotativa, normalmente feito de barras condutoras (geralmente alumínio ou cobre) e anéis de extremidade, formando uma estrutura de gaiola de esquilo. Esta estrutura é chamada de "rotor de gaiola de esquilo."

2. Princípio de Funcionamento

2.1 Geração de um Campo Magnético Rotativo

Fonte de Energia AC Trifásica: Quando uma fonte de energia AC trifásica é aplicada aos enrolamentos do estator, correntes alternadas são geradas nos enrolamentos do estator.

Campo Magnético Rotativo: De acordo com a lei de Faraday da indução eletromagnética, as correntes alternadas nos enrolamentos do estator produzem um campo magnético variável no tempo. Como a energia AC trifásica tem uma diferença de fase de 120 graus, esses campos magnéticos interagem para formar um campo magnético rotativo. A direção e a velocidade deste campo magnético rotativo dependem da frequência da fonte de energia e da disposição dos enrolamentos.

2.2 Corrente Induzida

Corte de Linhas de Fluxo Magnético: O campo magnético rotativo corta as linhas de fluxo magnético nos condutores do rotor. De acordo com a lei de Faraday da indução eletromagnética, isso induz uma força eletromotriz (FEM) nos condutores do rotor.

Corrente Induzida: A FEM induzida gera uma corrente nos condutores do rotor. Como os condutores do rotor formam um circuito fechado, a corrente induzida flui pelos condutores.

2.3 Geração de Torque

Força de Lorentz: De acordo com a lei de Lorentz, a interação entre o campo magnético rotativo e a corrente induzida nos condutores do rotor produz uma força, que faz o rotor girar.

Torque: Essa força gera torque, fazendo o rotor girar na direção do campo magnético rotativo. A velocidade do rotor é ligeiramente menor que a velocidade síncrona do campo magnético rotativo, pois é necessário um certo deslizamento para gerar corrente e torque induzidos suficientes.

3. Deslizamento

Deslizamento: O deslizamento é a diferença entre a velocidade síncrona do campo magnético rotativo e a velocidade real do rotor. É expresso pela fórmula:

Onde:

s é o deslizamento ns é a velocidade síncrona (em rotações por minuto)

nr é a velocidade real do rotor (em rotações por minuto)

Velocidade Síncrona: A velocidade síncrona 

ns é determinada pela frequência 

f da fonte de energia e pelo número de pares de polos 

p no motor, calculada pela fórmula:

4. Características

Características de Partida: Durante a partida, o deslizamento está próximo de 1, e a corrente induzida nos condutores do rotor é alta, produzindo um grande torque de partida. À medida que o rotor acelera, o deslizamento diminui, e a corrente induzida e o torque também diminuem.

Características de Operação: Em operação em estado estacionário, o deslizamento é tipicamente pequeno (0,01 a 0,05), e a velocidade do rotor está próxima da velocidade síncrona.

5. Aplicações

Os motores de indução são amplamente utilizados em várias aplicações industriais e domésticas devido à sua estrutura simples, operação confiável e manutenção fácil. Aplicações comuns incluem ventiladores, bombas, compressores e esteiras transportadoras.

Resumo

O princípio de funcionamento de um motor de indução se baseia na lei da indução eletromagnética. Um campo magnético rotativo é gerado pela energia AC trifásica nos enrolamentos do estator. Este campo magnético rotativo induz uma corrente nos condutores do rotor, que gera torque, fazendo o rotor girar.