Na máquina elementar da Figura 1.1, se o enrolamento do estator for alimentado com corrente alternada teremos então um campo pulsante, isto é, um campo que muda de polaridade mantendo fixo o eixo de simetria. Se imerso neste campo tivermos o rotor com seu enrolamento em curto-circuito, teremos o princípio de um motor de indução monofásico.
Os motores elétricos são os mais usados de todos os tipos de motores, pois combinam as vantagens da utilização da energia elétrica com uma construção relativamente simples, custo reduzido e grande adaptabilidade às mais diversas cargas.
A potência de saída é a potência mecânica no eixo do motor, que é a
potência nominal, geralmente expressa em cv ou kW (eventualmente em HP);
a potência de entrada é a potência nominal dividida pelo rendimento. A potência
de entrada (elétrica)
, pode ser dada (em kW) pelas
seguintes expressões, em função da potência nominal
(em cv, kW ou HP) e do rendimento
:
A corrente nominal ou corrente de plena carga de um motor,
, é a corrente consumida pelo motor
quando ele fornece a potência nominal a uma carga.
Para os motores de corrente alternada as correntes podem ser determinadas pelas seguintes expressões:
sendo
a tensão nominal (de linha) e
o fator de potência nominal.
A corrente consumida por um motor varia bastante com as circunstâncias. Na maioria dos motores, a corrente é muito alta na partida, caindo gradativamente (em alguns segundos) com o aumento da velocidade. Atingidas as condições de regime, isto é, motor com velocidade nominal, fornecendo a potência nominal a uma carga, ela atinge o seu valor nominal - aumentando, porém, se ocorrer alguma sobrecarga.
Em princípio, nenhum motor deve ser instalado para fornecer uma potência superior à nominal. No entanto, sob determinadas condições, isso pode vir a ocorrer, acarretando um aumento de corrente e de temperatura, que dependendo da duração e da intensidade da sobrecarga, pode levar à redução da vida útil do motor ou até mesmo a sua queima. Define-se o fator de serviço de um motor como sendo o fator que aplicado à potência nominal, indica a sobrecarga admissível que pode ser utilizada continuamente. Assim, por exemplo, um motor de 50 cv e fator de serviço 1,1 pode fornecer continuamente a uma carga a potência de 55 cv.
Na partida um motor solicita da rede elétrica uma corrente muitas vezes
superior à nominal; a relação entre a corrente de partida,
e a corrente nominal,
varia com o tipo e o tamanho do
motor, podendo atingir valores superior a 8. Esta relação depende também do tipo
de carga acionada pelo motor. Os motores de corrente alternada de ``filosofia''
norte-americana e potência igual ou superior a
HP levam a indicação de uma letra-código, que fornece a relação
aproximada dos kVA consumidos por HP com rotor bloqueado; evidentemente,
o motor nunca funciona nessas condições (rotor bloqueado), porém, no instante da
partida ele não está girando e, portanto, essa situação é válida até que ele
comece a girar. A Tabela 1 fornece a relação kVA/HP para as diversa
letras-código. Seja por exemplo, um motor de indução trifásico de 3 HP, 220 V,
fator de potência 0,83, rendimento 78% e letra-código J. Pelas expressões (7.3) e (7.5)
determinamos corrente nominal de 9 A. Da Tabela 1 determina-se a relação
kVA/HP, que fica na faixa de 7,10 a 7,99. Tomando-se o valor médio, 7,55,
determinamos a corrente de partida de 59,6 A. Assim, a relação de
correntes será 6,62.
Os tipos de motores mais utilizados são os de indução. No Brasil, conforme relatórios estatísticos da ABINEE - Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica, no período de 1981 a 1990, foram vendidos mais de 2000 motores por dia, os quais estão distribuídos, percentualmente, nas seguintes faixas conforme Tabela 7.1 [2]:
Table 7.1: Utilização de motores de indução por faixa de
potência.