Se em vez de um motor monofásico, considerarmos um trifásico, as correntes trifásicas que percorrem os enrolamentos (fases) do estator vão gerar, em cada fase, campos pulsantes, defasados de um ângulo igual ao da defasagem entre as tensões aplicadas, cujos eixos de simetria são fixos no espaço, mas cuja resultante é um campo que gira num determinado sentido, denominado campo girante.
Consideremos o estator de um motor de indução trifásico (Figura 3). As três
fases (1), (2) e (3), alojadas nas ranhuras do estator, são deslocadas uma da
outra de
, e ligadas, (em estrela ou em
triângulo), a uma fonte de alimentação trifásica. Os enrolamentos iniciam em
,
e
e terminam em
,
e
, respectivamente. As tensões aplicadas de acham defasadas de
graus elétricos, e nas três fases
resultam correntes iguais, defasadas entre sí de
elétricos, as quais geram campos magméticos pulsantes, que se combinam
dando um campo resultante de valor constante; este campo gira com uma velocidade
constante que depende da frequência da fonte e o número de pólos para os quais o
estator foi enrolado. A Figura 4 mostra a sequência das correntes das três fases
e as posições do campo resultante nos instantes (a), (b), (c) e (d); o campo
girante efetua uma uma rotação completa durante o intervalo de um período, para
um motor de
A velocidade de rotação do campo é a velocidade síncrona, cuja expressão é:
sendo
- velocidade em rpm
- frequência da rede
- número de pares de pólos
As Figuras 5a, 5b e 5c mostram os campos girantes, respectivamente para 1, 2 e 4 pares de pólos do estator.
O sentido de rotação do campo, que determina o sentido de rotação do motor, depende da sequência das tensões e das ligações das três fases, que na prática poderá ser invertido invertendo as ligações de duas fases quaisquer do estator com a linha de alimentação.
Note-se que as três fases do estator podem atuar como o primário de um transformador trifásico quando se introduz um segundo grupo de enrolamentos (rotor), acoplados indutivamente com os enrolamentos do estator.
O motor de indução trifásico é o motor de corrente alternada mais comum e de mais simples e robusta construção. Seu nome deriva do fato de que a corrente no rotor não provém diretamente de uma fonte de alimentação, mas é induzida nele pelo movimento relativo dos condutores do rotor e do campo girante produzido pelas correntes no estator.
O motor de indução consiste de duas partes principais:
O rotor bobinado consta de um núcleo em tambor, provido de ranhuras onde são alojados enrolamentos semelhantes ao do estator, e produzindo o mesmo número de pólos. No motor trifásico estes enrolamentos são geralmente ligados em estrela, e as três extremidades livres dos enrolamentos são ligadas a três anéis coletores montados no eixo, permitindo a inserção de resistor variável em série em cada fase.
O rotor tipo gaiola consta de um núcleo em tambor, providos de ranhuras, nas quais são alojados fios ou barras de cobre curto-circuitados nos extremos por anéis.
O princípio de funcionamento do motor de indução é o seguinte: o rotor se acha imerso no campo girante produzido pelas corrente no estator. Nos condutores do rotor, cortados pelo fluxo do campo girante, são induzidas f.e.m. que dão origem a correntes de valor igual ao quociente da f.e.m. pela respectiva impedância. Estas correntes reagem sobre o campo girante produzindo um conjugado motor que faz o rotor girar no mesmo sentido do campo.
A velocidade do rotor nunca pode atingir a velocidade do campo girante, isto é, a velocidade síncrona. Se esta velocidade fosse atingida, os condutores do rotor não seriam cortados pelas linhas de força do campo girante, não se produzindo, portanto, correntes induzidas, sendo então nulo o conjugado motor. Por isso, estes motores são também chamados assíncronos.
Quando o motor funciona sem carga, o rotor gira com velocidade quase igual à síncrona; com carga o rotor se atrasa mais em relação ao campo girante, e correntes maiores são induzidas para desenvolver o conjugado necessário.
Chama-se escorregamemto, a seguinte relação:
sendo
- escorregamento
- velocidade síncrona
- velocidade do rotor
O escorregamento é geralmente expresso em porcentagem, variando em plena carga, conforme o tamanho e o tipo do motor, de 1 a 5%.
A frequência da corrente no rotor, é o produto do escorregamento pela frequência da corrente no estator, isto é: