Os motores elétricos caracterizam-se pela sua variedade e ampla gama de tamanhos. Existem motores de potência fracionada (HP) para pequenos eletrodomésticos e motores com milhares de HP para uso industrial pesado. Outras especificações encontradas nas placas de identificação do motor incluem tensão de entrada, corrente nominal, eficiência energética e velocidade em RPM.
A velocidade de rotação de um motor elétrico depende de dois fatores: sua construção física e a frequência (Hz) da alimentação de tensão. Os engenheiros elétricos selecionam a velocidade de um motor com base nas necessidades de cada aplicação, da mesma forma que a carga mecânica determina a potência necessária.
Certifique-se de que seu prédio tenha o motor elétrico certo para cada aplicação.
Como a frequência da tensão se relaciona com a velocidade do motor
Dependendo do país, a fonte de alimentação terá frequência de 60 Hz ou 50 Hz. Embora um motor trifásico gire com ambas as entradas de potência, haverá problemas de desempenho se um motor for especificado para uma frequência e usado com a outra.
Como uma fonte de tensão de 60 Hz muda a polaridade 20% mais rápido do que uma fonte de 50 Hz, um motor classificado para 50 Hz girará a uma rotação 20% mais alta. O torque do motor permanece relativamente constante e uma velocidade mais alta resulta em uma potência de eixo mais alta. O motor também libera mais calor, mas a ventoinha de resfriamento também acelera com o eixo, ajudando a remover o calor extra. O motor também tende a consumir mais corrente reativa, o que reduz seu fator de potência.
Conectar um motor de 60 Hz a uma fonte de alimentação de 50 Hz é um assunto mais delicado. Reduzir a velocidade na mesma tensão pode saturar o núcleo magnético do motor, aumentando a corrente e superaquecendo a unidade. A maneira mais simples de evitar a saturação é diminuindo a tensão de entrada e, idealmente, a relação V/Hz deve permanecer constante:
- Um motor de 60 Hz operando a 50 Hz está a 83,3% de sua frequência nominal.
- Para manter a relação V/Hz constante, a tensão de entrada também deve ser reduzida para 83,3%.
- Se o motor elétrico opera normalmente em 240V e 60Hz, a tensão de entrada em 50Hz deverá ser 200V para manter uma relação de 4 V/Hz.
Fiação do motor e número de pólos
Um ímã permanente possui dois pólos, mas os motores podem ser conectados de forma que seu campo magnético tenha um número maior de pólos. Um motor de dois pólos completa uma revolução completa com uma mudança de polaridade, enquanto um motor de quatro pólos gira apenas 180° com uma mudança de polaridade. Mais pólos resultam em uma velocidade mais baixa do motor: se todos os outros fatores forem iguais, um motor de 4 pólos girará à metade da velocidade de um motor de 2 pólos.
- Uma fonte de alimentação de 60 Hz muda a polaridade 60 vezes por segundo, e um motor bipolar girará a 3.600 rpm quando conectado a esta fonte. Um motor de quatro pólos gira apenas a 1.800 rpm.
- Para motores de 50 Hz, a velocidade é de 3.000 rpm com 2 pólos e 1.500 rpm com 4 pólos.
O conceito pode ser resumido com a seguinte equação:
Usando esta equação, um motor de 4 pólos a 60 Hz tem uma velocidade de 1.800 rpm, enquanto um motor de 6 pólos a 50 Hz tem uma velocidade de 1.000 rpm. No entanto, esta é na verdade a velocidade do campo magnético, chamada velocidade síncronaque nem sempre é igual à velocidade do eixo.
- Em um motor síncrono, o rotor usa um ímã permanente ou eletroímã para girar na velocidade calculada.
- Por outro lado, um motor de indução operará um pouco abaixo da rpm calculada. É assim que funciona a indução eletromagnética e não deve ser vista como um mau funcionamento.
Se um motor elétrico tiver velocidade nominal de 1.800 rpm, pode-se concluir que a unidade é um motor síncrono de 4 pólos classificado para 60 Hz. Por outro lado, se a velocidade de placa tiver um valor inferior como 1.760 rpm, a unidade é um motor de indução.
Um inversor de frequência variável pode controlar a velocidade do motor ajustando a frequência de entrada, como o próprio nome indica. Um VFD também pode modular a tensão para manter a relação V/Hz abaixo do ponto onde o núcleo magnético está saturado. Graças a esse recurso, um VFD não danifica o motor mesmo quando a velocidade é reduzida abaixo do valor da placa de identificação. A principal desvantagem dos VFDs é causar distorção harmônica, já que são cargas não lineares, mas isso pode ser compensado com filtros harmônicos.
