Controle de Tensão do Estator em um Motor de Indução

O controle de tensão do estator representa um método empregado para regular a velocidade de um motor de indução. A velocidade de rotação de um motor de indução trifásico pode ser ajustada variando a tensão de alimentação. Como é bem estabelecido, o torque gerado pelo motor é proporcional ao quadrado da tensão de alimentação, enquanto o escorregamento no ponto de torque máximo permanece independente da tensão de alimentação. Notavelmente, as flutuações na tensão de alimentação não afetam a velocidade síncrona do motor.

As características de torque-velocidade dos motores de indução trifásicos sob diferentes tensões de alimentação, juntamente com as características para uma carga de ventilador, são ilustradas abaixo:

O controle de tensão do estator é uma técnica usada para regular a velocidade de um motor de indução. A velocidade de rotação de um motor de indução trifásico pode ser ajustada variando a tensão de alimentação. O torque gerado pelo motor é proporcional ao quadrado da tensão de alimentação, enquanto a corrente é diretamente proporcional à tensão. Assim, a velocidade é controlada ajustando a tensão até que o motor desenvolva o torque necessário pela carga na velocidade desejada.

Para reduzir a velocidade mantendo a mesma corrente, a tensão é diminuída, o que por sua vez reduz a saída de torque. Este método de controle de tensão do estator é particularmente adequado para aplicações onde o torque da carga diminui com a velocidade, como cargas de ventilador.

Esta abordagem permite o controle de velocidade apenas abaixo da velocidade nominal normal, pois operar em tensões superiores ao valor nominal não é permitido. É ideal para acionamentos que requerem operação intermitente, bem como para sistemas de ventilador e bomba, onde o torque da carga varia com o quadrado da velocidade. Esses acionamentos exigem menor torque em velocidades mais baixas, uma condição que pode ser atendida aplicando uma tensão mais baixa sem exceder a classificação de corrente do motor.

Para o controle de velocidade de motores de pequeno porte (principalmente monofásicos), a tensão variável pode ser alcançada através dos seguintes métodos:

• Conectar uma resistência externa no circuito do estator do motor.

• Usar um autotransformador.

• Utilizar um controlador de tensão com tiristor.

• Utilizar um controlador com triac.

O método de controlador de tensão com tiristor é agora a escolha preferida para a variação de tensão. Para uma alimentação monofásica, dois tiristores são conectados em série, conforme ilustrado na figura abaixo:

Os motores de ventilador domésticos, que são monofásicos, são controlados por um controlador de tensão com triac, conforme mostrado na figura abaixo:

O controle de velocidade é alcançado ajustando o ângulo de disparo do triac. Estes controladores são comumente referidos como reguladores de ventilador de estado sólido. Comparados aos reguladores variáveis convencionais, os reguladores de estado sólido oferecem maior compactação e eficiência, tornando-os a escolha preferida sobre os reguladores tradicionais.

Para um motor de indução trifásico, são necessários três pares de tiristores, com cada par consistindo de dois tiristores conectados em série. O diagrama abaixo ilustra o controle de tensão do estator de motores de indução trifásicos usando um controlador de tensão com tiristor:

Cada par de tiristores controla a tensão da fase correspondente. A regulação de velocidade é alcançada ajustando o período de condução dos tiristores. Para potências menores, os pares de tiristores em série em cada fase podem ser substituídos por um triac.