O motor de gaiola de esquilo é um motor elétrico de indução, cuja parte rotativa ou rotor é constituída por um conjunto de barras condutoras paralelas ao sentido axial e dispostas em forma cilíndrica em torno do eixo..
Essa forma lembra uma gaiola como as usadas para pegar esquilos no velho oeste norte-americano, daí o nome. São também os mais econômicos, duráveis e de menor manutenção, pois carecem de carbonos, escovas ou coletores no rotor, que não precisam ser conectados eletricamente a nenhuma fonte externa de corrente..
Os primeiros motores de campo rotativo foram concebidos de forma independente entre 1885 e 1886 por dois grandes gênios elétricos: Galileo Ferraris e Nikola Tesla. Esses motores foram os predecessores dos atuais motores de gaiola de esquilo..
O motor de gaiola é de corrente alternada, podendo ser trifásico, bifásico ou monofásico. Dependendo do tipo de fonte de alimentação, o projeto pode variar um pouco, mas o princípio de funcionamento é sempre o mesmo..
O princípio de funcionamento baseia-se na geração de um campo magnético giratório no centro do motor, por um enrolamento estático em sua periferia, que é alimentado por corrente alternada..
O referido campo magnético rotativo induz correntes nas barras que compõem a gaiola do rotor, e essas correntes, por sua vez, produzem um campo magnético secundário que interage com o campo primário, produzindo um torque ou momento no rotor..
A chave para a operação está na produção de um campo magnético rotativo perpendicular ao eixo de rotação. Este campo rotativo exerce uma força magnética de torção nas barras longitudinais da gaiola quando a corrente flui..
Para gerar a corrente nas barras condutoras paralelas ao eixo de rotação da gaiola, não é necessária uma fonte externa de corrente, pois o próprio campo rotativo, por indução magnética, é capaz de induzir corrente nas barras da gaiola..
Isso enquanto houver uma diferença entre a velocidade de rotação do campo magnético e a velocidade de rotação do rotor..
Os motores de gaiola de esquilo podem ser trifásicos ou monofásicos. No caso do motor trifásico, ou seja, aquele que trabalha com corrente alternada trifásica, cada fase está adiantada em 120º à anterior, ou seja, um terço de um período..
Em cada motor elétrico existem duas partes:
No estator há um pacote de folhas estriadas e esmaltadas (para evitar correntes parasitas ou correntes parasitas) e alta permeabilidade magnética.
Os cabos revestidos com verniz isolante passam pela ranhura, formando no mínimo três enrolamentos ou bobinas, defasados em 120º. As três bobinas são alimentadas com corrente alternada trifásica e cada fase também avançou 120º em relação à anterior..
A cada instante a superposição dos campos magnéticos dá um campo resultante perpendicular ao eixo de rotação do motor. Com o passar do tempo, o campo magnético combinado das três bobinas mantém sua amplitude, mas sua direção sempre perpendicular ao eixo de rotação, gira com uma frequência igual à da corrente alternada, geralmente entre 50 e 60 Hz..
Consiste em dois anéis condutores conectados por oito ou mais barras condutivas longitudinais, paralelas ao eixo de rotação.
Para entender como o campo giratório produz torque na gaiola, pode-se imaginar uma gaiola mínima, composta por duas barras longitudinais diametralmente opostas..
Quando esta gaiola está originalmente em repouso e graças à força eletromotriz, o campo rotativo que a atravessa induz um movimento de carga em cada barra. No entanto, como as barras são curto-circuitadas em suas extremidades por um anel condutor, um fluxo de corrente é estabelecido entre as barras opostas..
Por outro lado, como as barras têm movimento em relação ao campo do estator, aparece sobre elas uma força de origem magnética, conhecida como força de Lorentz, que é perpendicular ao campo radial do estator e à direção da corrente em cada bar..
Para que haja corrente e torque nas barras, é necessário que elas tenham movimento relativo em relação ao campo magnético radial produzido no estator..
Portanto, a velocidade de rotação da gaiola é sempre menor que a do campo magnético. Devido a esta falta de sincronia entre o rotor e o campo, este é um motor assíncrono.
Portanto, um par de forças opostas é produzido em cada barra, o que produz um torque na gaiola simplificada, e da mesma forma nas gaiolas com mais de duas barras..
Uma melhoria consiste em colocar a gaiola embutida em um conjunto de discos laminados e esmaltados, feitos de um material de alta permeabilidade magnética, como o ferro..
O objetivo é multiplicar a intensidade dos campos magnéticos produzidos tanto pelo estator quanto pelo próprio rotor. É graças à interação entre esses dois campos que o torque é produzido no rotor..
A experiência mostra que, se as hastes da gaiola são inclinadas para o eixo de rotação, o motor funciona mais suavemente com menos vibração.
Com carga mais elevada no rotor, a velocidade de deslizamento do rotor em relação à velocidade de rotação do campo magnético do estator também aumenta. Portanto, as correntes máximas e os torques máximos são produzidos quando o rotor está travado, razão pela qual o motor sobrecarregado pode sofrer superaquecimento e, portanto, danos aos vernizes e esmaltes isolantes das bobinas e das placas que compõem os núcleos do estator e rotor.
Motores de gaiola de esquilo trifásicos são preferidos para aplicações industriais. Eles são menos recomendados para usos domésticos em que o motor monofásico assíncrono é preferido, porque a corrente trifásica geralmente não atinge as residências.
Motores de gaiola de esquilo são preferidos para bombas centrífugas.
Eles também são ideais em grandes tornos e fábricas, bem como em indústrias onde correias transportadoras e sopradores são necessários..
Esses tipos de motores são adequados para a indústria pesada de matrizes e cisalhamento de chapas de metal.
Os motores de gaiola de esquilo têm inúmeras vantagens sobre outros tipos de motores elétricos:
Entre as principais desvantagens podem ser mencionadas:
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