Método de Mudança de Polos

Método de Mudança de Polos para Controle de Velocidade do Motor de Indução

O método de mudança de polos é uma das principais técnicas para regular a velocidade de um motor de indução. Esta abordagem de controle de velocidade através da mudança de polos é predominantemente aplicada a motores de gaiola. A razão está na característica única do rotor de gaiola, que automaticamente gera um número de polos que corresponde exatamente ao número de polos no enrolamento do estator.

Existem três métodos principais pelos quais o número de polos do estator pode ser alterado:

• Vários enrolamentos de estator

• Método dos polos consecutivos

• Modulação de amplitude de polos (PAM)

Cada um desses métodos de mudança de polos é explicado em detalhes abaixo:

Vários Enrolamentos de Estator

No método de vários enrolamentos de estator, dois enrolamentos distintos são instalados no estator, cada um projetado para criar um número diferente de polos. Apenas um desses enrolamentos é alimentado em qualquer momento dado. Por exemplo, considere um motor equipado com dois enrolamentos projetados para configurações de 6 e 4 polos. Com uma frequência de fornecimento elétrico de 50 hertz, as velocidades síncronas correspondentes para esses números de polos seriam 1000 rotações por minuto e 1500 rotações por minuto, respectivamente. No entanto, este método de controle de velocidade tem suas desvantagens; é menos eficiente em termos de energia e geralmente mais caro de implementar em comparação com outras técnicas.

Método dos Polos Consecutivos

O método dos polos consecutivos envolve dividir um único enrolamento de estator em vários grupos de bobinas, com os terminais de cada grupo trazidos para conexão externa. Simplesmente reconfigurando as conexões entre esses grupos de bobinas, o número de polos pode ser efetivamente alterado. Na prática, os enrolamentos de estator são tipicamente divididos em apenas dois grupos de bobinas, permitindo uma mudança no número de polos na proporção de 2:1.

A figura a seguir ilustra uma fase única de um enrolamento de estator que compreende 4 bobinas. Essas bobinas são divididas em dois grupos, rotulados como a - b e c - d.

O grupo de bobinas a - b é composto por um número ímpar de bobinas, especificamente as bobinas 1 e 3, enquanto o grupo de bobinas c - d contém um número par de bobinas, nomeadamente as bobinas 2 e 4. Essas duas bobinas dentro de cada grupo estão conectadas em série. Como mostrado na figura acima, os terminais a, b, c e d são trazidos para conexões externas.

O fluxo de corrente através dessas bobinas pode ser controlado conectando os grupos de bobinas em série ou em paralelo, conforme ilustrado na figura abaixo. Esta disposição estratégica de conexões permite a manipulação do campo magnético gerado pelos enrolamentos do estator, que, por sua vez, desempenha um papel crucial na alteração do número de polos e, assim, no controle da velocidade do motor de indução.

Em um sistema elétrico de 50 hertz, quando a configuração do enrolamento do estator resulta em um total de quatro polos, a velocidade de rotação correspondente do motor de indução é de 1500 rotações por minuto (rpm).

Como mostrado na figura abaixo, quando a direção da corrente que flui através das bobinas do grupo a - b é invertida, ocorre uma mudança significativa no campo magnético gerado pelos enrolamentos do estator. Nessa nova condição, todas as bobinas dentro do enrolamento produzirão polos norte (N). Esta alteração na configuração dos polos impacta diretamente a velocidade e as características operacionais do motor, formando um princípio fundamental no método de mudança de polos para controle de velocidade de motores de indução.

Princípios de Mudança de Polos e Técnica PAM

Para que o circuito magnético seja completado, o fluxo magnético do grupo de polos deve atravessar o espaço entre os grupos de polos. Como resultado, um polo magnético de polaridade oposta, um polo S, é induzido. Esses polos induzidos são chamados de polos consecutivos. Consequentemente, o número de polos na máquina dobra a partir de sua contagem original (por exemplo, aumentando de 4 para 8 polos), e a velocidade síncrona é reduzida pela metade (de 1500 rpm para 750 rpm).

Este princípio pode ser aplicado em todas as três fases de um motor de indução. Ao selecionar cuidadosamente combinações de conexões em série e paralelo para os grupos de bobinas dentro de cada fase, e escolhendo conexões adequadas em estrela ou delta entre as fases, torna-se possível alcançar mudanças de velocidade, mantendo torque constante, operação com potência constante ou permitindo operação com torque variável.

Técnica de Modulação de Amplitude de Polos (PAM)

A modulação de amplitude de polos oferece uma abordagem altamente adaptável para mudança de polos. Diferentemente de alguns métodos tradicionais que principalmente atingem uma relação de velocidade de 2:1, a PAM pode ser utilizada em cenários onde são necessárias diferentes relações de velocidade. Motores especificamente projetados para ajuste de velocidade usando o esquema de modulação de amplitude de polos são chamados de motores PAM. Esses motores proporcionam flexibilidade aprimorada no controle de velocidade, tornando-os adequados para uma ampla variedade de aplicações onde é necessário um controle preciso e variado de velocidade.