O que é um motor de indução monofásico?
Princípio de funcionamento
Um motor de indução monofásico funciona com uma rede comum de dois fios, por isso seu enrolamento principal produz um campo magnético pulsante, e não girante. A teoria do duplo campo girante decompõe esse campo pulsante em dois campos iguais que giram em sentidos opostos. Em repouso, seus conjugados se anulam exatamente, então o motor não consegue partir sozinho. Quando o rotor passa a girar em qualquer sentido, o campo direto prevalece e o motor continua acelerando por conta própria.
Métodos de partida
Para obter conjugado de partida, coloca-se um segundo enrolamento auxiliar (de partida) a 90 graus elétricos do principal, alimentado por uma corrente defasada em relação a ele. No motor de fase dividida isso vem de um enrolamento de maior resistência, no de capacitor de partida de um capacitor em série e no PSC de um capacitor mantido sempre no circuito. O motor CSCR combina um capacitor de partida grande com um de regime pequeno, e o de polo sombreado dispensa o enrolamento, usando só um anel de cobre em cada polo. Uma chave centrífuga costuma desligar o enrolamento de partida em cerca de 75 % da velocidade síncrona.
Conjugado, escorregamento e rendimento
A velocidade síncrona continua sendo ns = 120 × f / p, portanto um motor de 4 polos em 50 Hz tem campo a 1500 rpm. Em comparação com uma máquina trifásica, o monofásico opera com maior escorregamento, menor fator de potência e menor rendimento. Seu conjugado também pulsa ao dobro da frequência da rede, 100 Hz em uma rede de 50 Hz, o que se percebe como zumbido e vibração. Trocar as ligações do enrolamento auxiliar inverte o sentido de rotação.
Onde é usado
Os motores de indução monofásicos acionam as máquinas do dia a dia onde só existe rede residencial: ventiladores, bombas d'água, compressores, máquinas de lavar e esmeris. Os projetos com capacitor de partida entregam cerca de três vezes o conjugado nominal na partida e servem a compressores e bombas carregadas. Os CSCR somam o melhor rendimento do capacitor de regime em serviço pesado, enquanto os de fase dividida e PSC atendem ventiladores e cargas leves. Os de polo sombreado, com pouco conjugado de partida e baixo rendimento, ficam restritos a ventiladores e bombas minúsculos abaixo de 100 W. Acima de alguns quilowatts, preferem-se os trifásicos.
Perguntas frequentes
- Por que um motor de indução monofásico precisa de um capacitor para partir?
- Um enrolamento monofásico cria um campo pulsante, soma de dois campos iguais que giram em sentidos opostos, então em repouso o conjugado líquido é zero. Um capacitor em série com um enrolamento auxiliar defasa sua corrente em até 90° e gera um campo girante que dá o primeiro impulso ao rotor. Depois que o rotor está girando, o motor pode continuar funcionando sem ele.
- Como inverter o sentido de rotação de um motor de indução monofásico?
- Troque as ligações do enrolamento principal ou do auxiliar (de partida), mas não as dos dois. Isso inverte a relação de fase entre as duas correntes e, portanto, o sentido do campo girante. Inverter os fios da rede não adianta, porque os dois enrolamentos se invertem juntos. No simulador, use o controle de inversão de rotação e veja o rotor girar para o outro lado.
- Qual é a diferença entre um motor de capacitor de partida e um de capacitor permanente (PSC)?
- O motor de capacitor de partida usa um capacitor grande só durante a partida e o desliga com uma chave centrífuga a cerca de 75 % da velocidade síncrona; oferece alto conjugado de partida, em torno de três vezes o nominal. O motor PSC mantém um capacitor menor sempre ligado, sem chave. O conjugado de partida é baixo, cerca de 0,6 vez o nominal, mas a operação é mais suave e eficiente.