Enrolamentos do motor:quais são as diferenças?

Os enrolamentos do motor podem assumir muitas formas ou formatos. No entanto, os enrolamentos distribuídos trifásicos são os mais utilizados em motores CA para aplicações industriais, que será o foco deste artigo. A discussão a seguir é igualmente aplicável ao uso deste tipo de enrolamento em motores de indução ou em motores síncronos de ímã permanente.

O objetivo do enrolamento distribuído é produzir uma distribuição senoidal da Força Magneto-Motriz (FMM) no entreferro do motor. Este MMF é produzido quando um conjunto balanceado de correntes trifásicas CA flui nos enrolamentos de fase. É o MMF, combinado com o projeto do circuito magnético do motor, que dá origem a uma onda de fluxo viajante no entreferro para produzir o torque necessário do motor.

Os enrolamentos são compostos de várias bobinas enroladas em cobre isolado ou, em alguns casos, em fio de alumínio. Vários fios de fio podem ser conectados em paralelo para formar um único condutor que é então enrolado em uma bobina que terá várias voltas. O número de voltas dependerá dos requisitos específicos do projeto.

Um enrolamento distribuído consiste em várias bobinas inseridas nas ranhuras do estator do motor, conforme mostrado abaixo. O número de bobinas dependerá do número de slots do estator, do número de fases (no nosso caso 3) e do número de pólos do motor, p.

Cada bobina abrangerá vários slots. Um enrolamento de passo completo terá bobinas cujo vão médio corresponde a um número de ranhuras igual ao passo de pólo ou 360°/p, enquanto um enrolamento de passo curto abrangerá menos ranhuras. A Figura abaixo mostra um enrolamento de passo completo para um motor típico de 4 pólos.

Um estator de motor de 4 pólos com um enrolamento distribuído trifásico

Uma parte do enrolamento estará na ranhura onde contribui para a produção de torque do motor. O restante estará nos enrolamentos finais que não contribuem para a produção de torque do motor. Portanto, é necessário um projeto cuidadoso para evitar um desperdício desnecessário de cobre caro. Além disso, o bom desempenho térmico leva à necessidade de alto preenchimento de slot e gerenciamento térmico do enrolamento final. Esses fatores são frequentemente limitados por considerações do processo de fabricação. Um enrolamento distribuído ideal terá um número infinito de bobinas colocadas em um número infinito de ranhuras, de modo que a distribuição do espaço MMF seja uma senóide perfeita. Isso claramente não é possível na prática, portanto, um melhor compromisso precisa ser encontrado para atender ao desempenho necessário.

Bobinas de diferentes fases precisam ser isoladas umas das outras e do núcleo do estator para evitar curtos-circuitos e falhas. O isolamento constitui barreiras térmicas adicionais que limitarão a capacidade de transferência de calor do interior da máquina para o exterior. Vazios de ar estarão presentes entre os fios do enrolamento e entre o isolamento, o enrolamento e o núcleo do estator. Esses vazios são preenchidos com uma resina usando um processo de impregnação que melhora a transferência de calor e melhora ainda mais o isolamento do enrolamento.

As aplicações de motores elétricos são muitas e variadas. Diferentes aplicações impõem diferentes requisitos no projeto do motor. Vários desses requisitos serão afetados pelo projeto do enrolamento e podem incluir:

• Minimização de perdas harmônicas para maior eficiência
• Reduzir as pulsações de torque
• Reduza o ruído acústico e as vibrações

Vários layouts de enrolamento são possíveis para obter o mesmo desempenho elétrico. A escolha desses layouts será determinada por restrições de fabricação que são fortemente influenciadas pelo nível de automação utilizado para produzir o enrolamento.

A tabela abaixo fornece algumas das configurações de enrolamento mais comuns, juntamente com os principais critérios de seleção.



É claro que é preciso fazer grandes compromissos entre requisitos técnicos, complexidade do processo, nível de automação e custo. Isso significa que os projetistas de motores precisam trabalhar em estreita colaboração com a engenharia de fabricação para definir a melhor solução geral.