Sabe-se que a energia elétrica está presente no acionamento dos mais diversos dispositivos, máquinas e equipamentos industriais.
Embora tenhamos a opção de acionamento de dispositivos pela energia hidráulica ou pneumática, ainda assim utiliza-se a eletricidade para o funcionamento das bombas hidráulicas e dos compressores, para os sistemas hidráulicos e pneumáticos, respectivamente.
Assim, observa-se que o uso do motor elétrico se faz presente para diversos sistemas, mesmo nos que utilizam de outros métodos de energia (pneumática e hidráulica) como acionamento principal de mecanismos.
Tendo em vista o uso assíduo de motores elétricos e a sua importância no âmbito industrial, é interessante que conheçamos os seus tipos distintos, mesmo que em um nível fundamental.
Por isso, o texto de hoje trata de apresentar o que é o motor síncrono e como ele funciona.
Se você nunca ouviu falar desse motor, acompanhe este texto até o fim e descubra que este motor é utilizado em diversos equipamentos que você pode ter contato, mas que não sabia.
Conteúdos
O que é um motor elétrico
Antes de especificarmos o texto para os motores síncronos, que tal começarmos pela apresentação básica do que é, de fato, um motor elétrico?
Basicamente, um motor elétrico é uma máquina que transforma energia elétrica em energia mecânica.
Quanto ao tipo de corrente de alimentação de motores, temos a corrente alternada e a corrente contínua.
Já a respeito dos principais tipos de motores, temos os motores de indução e, o assunto do texto de hoje, o motor síncrono.
O que é um motor síncrono
Começando pelo seu significado: a palavra “síncrono” é formada pelo prefixo “sin”, que em grego significa “com”, e temos também a palavra “crono”, que é uma palavra que diz respeito ao tempo.
Assim, o motor em questão é síncrono com o sistema que o alimenta, ou ainda, atua em tempo com o sistema que o alimenta.
Logo, quando falarmos sobre como o motor funciona, vamos conseguir associar este fato a uma característica do motor.
Construção e funções parciais
A construção de um motor elétrico não é nada simples, então não podemos resumi-la em poucas palavras.
Por isso, vamos tratar de explicar separadamente cada um de seus componentes, bem como os seus princípios de funcionamento.
Estator
O estator é a parte estacionária do motor síncrono e consiste em:
- Carcaça: apoia e protege o motor e guarda o conjunto de chapas do estator;
- Estator bobinado: composto por elementos magnéticos, como o enrolamento do estator e chapas de silício, que gira através do campo magnético proveniente de alimentação em corrente alternada;
- Conjunto de chapas: chapas laminadas de silício.
Rotor
O rotor é a parte giratória do motor síncrono e pode ser de dois tipos principais: rotor de pólos salientes e rotor de pólos lisos.
O rotor é magnetizado de forma a criar um campo magnético constante (geralmente através de ímãs permanentes ou através de um enrolamento de campo alimentado por uma fonte de corrente contínua, além da coroa do rotor).
- Rotor de pólos salientes: composto por eixo, roda polar e polos. Tem projeções (ou pólos salientes) onde os enrolamentos são colocados;
- Rotor de pólos lisos: composto por eixo, chapas e enrolamento de polos. Além disso, os enrolamentos são distribuídos ao longo do rotor.
Sistema de excitação (excitatriz)
O sistema de excitação é usado para fornecer a corrente necessária ao enrolamento de campo no rotor.
Esse sistema pode ser um:
- Excitador separado (conhecido como brushless ou sem escova): um pequeno gerador CA conectado ao eixo do motor principal que alimenta diodos retificadores por meio de um enrolamento trifásico;
- Excitador estático: permitem a alimentação de corrente dos pólos do rotor por meio de um contato deslizante. Além disso, requer uma fonte de corrente contínua que pode ser de um controlador estático e conversor CA/CC.
Enrolamento amortecedor
Constituídos de barras curto-circuitadas que atravessam a ranhura do rotor, atuando na partida elétrica e garantindo velocidade em variações repentinas de cargas.
Mancais
Suportam o eixo e os seus esforços radiais e axiais proveniente do peso dos componentes.
Como o motor síncrono funciona
Ao ser aplicada uma corrente no estator, é gerado um campo magnético girante, o qual proporciona uma velocidade ao eixo que é determinada pela frequência da corrente de alimentação e pelo número de pólos no estator.
em que:
- rpm: velocidade síncrona do motor;
- f: frequência da rede;
- p: número de pares de pólos do motor
Com o rotor magnetizado, é criado um campo magnético constante. Quando o motor é ligado, o campo magnético girante do estator tenta “arrastar” o rotor junto com ele.
A sincronização acontece uma vez que o rotor atinge a velocidade síncrona, pois ele fica “trancado” com o campo girante do estator, e assim, ambos giram juntos na mesma velocidade.
Nesta condição, o motor é dito estar sincronizado.
Benefícios
Os benefícios que os motores síncronos trazem, são diversos. Por este motivo, esses motores têm sido mais utilizados na indústria.
Vamos conhecer alguns de seus benefícios?
- Correção do fator de potência: visto que um baixo fator de potência implica uma grande potência reativa e, assim, um aumento da transmissão de energia elétrica e de capacidade de geração, é previsível que você pague multas por isso. Por isso, os motores síncronos são utilizados de modo a compensar a necessidade de potência reativa da rede;
- Velocidade constante: mantém uma velocidade constante independente da carga (sobrecarga ou queda de tensão), visto a relação dos pólos com o campo magnético girante;
- Alto rendimento: a corrente minimizada requerida (visto a potência real unicamente considerada), minimiza a perda por efeito Joule no enrolamento do estator, para fator de potência =1.
Aplicação
Visto os benefícios e a função do motor síncrono, é comum que esta máquina seja utilizada em: moinhos, britadores, ventiladores, compressores, esteiras de transporte, moedores, descascadores, picadores, misturadores, extrusoras, laminadores, bombas, entre outros.
Portanto, vemos que, assim como os motores de indução, os motores síncronos são movidos por um campo magnético girante proveniente da circulação de corrente, porém no enrolamento do estator.
Contudo, ambos possuem vantagens e desvantagens e, com isso, é preciso analisar qual é o melhor para atender a sua necessidade.
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