Para motores trifásicos, o método de conexão do enrolamento varia dependendo de parâmetros técnicos, como diferentes condições de operação, tensões de alimentação e potências nominais. Por exemplo, motores de alta tensão e a maioria dos motores de içamento e metalúrgicos adotam a conexão em estrela; enquanto para motores de baixa tensão, o método de conexão é diferenciado pela classificação de potência - motores de 3 kW e abaixo usam a conexão estrela, e todos os motores de 4 kW e acima empregam a conexão delta. No projeto de motor real, entretanto, muitos motores metalúrgicos e de içamento de alta potência são projetados com conexão delta. Como a conexão estrela é preferida para motores de içamento e metalúrgicos para evitar problemas de corrente circulante, por que a conexão delta ainda é adotada para tais motores? Introduzimos uma fórmula fundamental (1) para analisar a potência de entrada P1 da rede elétrica para o motor.
P1 = m1U1I1cosϕ1 ………………………… (1)
Na Fórmula (1):
m1 — Número de fases do motor
U1 — Tensão de fase do estator do motor
I1 — Corrente de fase do estator do motor
cosϕ1 — Fator de potência do estator do motor
Pode-se observar na Fórmula (1) que com uma tensão de entrada fixa, uma saída de potência mais alta só pode ser alcançada aumentando a corrente. Quanto maior a potência do motor, maior será a corrente e maior será a área da seção transversal necessária do condutor. Para um determinado número de voltas do enrolamento do estator, uma corrente maior também exige um tamanho maior de ranhura na laminação do estator. No entanto, há sempre um limite para o aumento do tamanho da ranhura de laminação do estator; portanto, a única maneira de aumentar a potência é reduzir o número de voltas. Como resultado, múltiplos fatores, incluindo potência, corrente, área da seção transversal do condutor, tamanho da ranhura de laminação e número de voltas, estão inter-relacionados e mutuamente restritivos.
O projeto eletromagnético de um motor visa identificar um esquema de implementação que atenda aos requisitos específicos de potência e desempenho com a premissa de otimizar os fatores restritivos e inter-relacionados acima. Para motores de baixa potência, a pequena corrente permite mais voltas de enrolamento ou um tamanho menor de ranhura de laminação do estator. Em contraste, os motores de alta potência apresentam uma grande corrente, inviabilizando um número excessivo de voltas de enrolamento ou um tamanho de slot de laminação excessivamente grande - isso inevitavelmente leva à tendência de que os motores de baixa potência sejam compactos, enquanto os motores de alta potência sejam volumosos.
Por outro lado, motores grandes ou superdimensionados têm uma seção transversal de circuito magnético maior, resultando em uma força eletromotriz induzida (EMF) maior por unidade de comprimento do condutor. Menos condutores são necessários para equilibrar a tensão de fase do motor U1, e o número de condutores por slot pode até ser reduzido para
1. Alternativamente, para maximizar ao máximo o número de condutores por slot, motores de alta potência são projetados com a intenção de aumentar a tensão de fase U1. Para motores de baixa potência, por outro lado, os projetistas sempre se esforçam para reduzir a tensão de fase U1 para evitar um número excessivo de condutores por slot e um diâmetro de fio excessivamente pequeno.
Pelas duas razões acima, os motores de baixa potência geralmente adotam a conexão em estrela, onde a tensão de fase do estator U1 é apenas 1/√3 da tensão de entrada do motor ou da tensão de alimentação; motores de alta potência normalmente usam a conexão delta, onde a tensão de fase do estator U1 é igual à tensão de entrada do motor ou à tensão de alimentação.
Certamente, o projeto real é muito mais complexo, o que também envolve considerações de múltiplos fatores, como segurança, eliminação da corrente circulante ou utilização do efeito de amortecimento da corrente circulante.
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