Análise dos torques síncronos em motores de indução monofásicos

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sobre os torques síncronos em motores de indução monofásicos. Nele estão contemplados o cálculo analítico e a verificação experimental do fenômeno. Inicialmente é apresentada uma revisão sobre a teoria dos motores de indução monofásicos segundo a abordagem dos campos girantes, seguida de uma conceituação sobre o problema dos torques síncronos em motores de indução em geral, e especificamente em motores monofásicos. Um modelo, baseado no circuito clássico do motor monofásico com dois enrolamentos, que considera os efeitos das harmônicas é analisado com o objetivo de verificar a sua aplicabilidade para motores monofásicos com uma faixa de potência maior. Este modelo permite a análise da interação entre as harmônicas de força magnetomotriz (fmm) e as ondas de permeância do entreferro que resultam em campos harmônicos de alta ordem. Estes campos, por sua vez, interagem com as harmônicas de fmm do rotor e quando duas ondas apresentam o mesmo número de pares de pólos e a mesma velocidade, ocorre o torque síncrono, em rotações específicas do rotor, calculadas pelo procedimento apresentado. Como a verificação experimental destes torques não é normalizada, o trabalho apresenta um método para medição e compara os resultados obtidos com os calculados. This work presents a study on synchronous torques in single-phase induction motors through analytical calculation and experimental verification. At first, some concepts concerning the theory of single-phase induction motors based on rotating field analysis are reviewed, followed by concepts of synchronous torque issue for general induction motors and especially for single-phase motors. A model based on the classic single-phase two-winding motor circuit which considers harmonic effects is analyzed to verify its validity for single phase motors of higher power ranges. Such model allows the analysis of the interaction between the magnetomotive force (MMF) and permeance waves along the air gap, which results in high order magnetic field harmonics. Such fields interact with rotor MMF harmonics, and when two waves present both the same number of poles and the same velocity, then synchronous torque occurs at certain rotor speeds, that can be calculated by the procedure mentioned above. Due to the nonexistence of normalization for the experimental verification of this effect, this work also presents a methodology for measuring synchronous torques, thus allowing comparative analysis between experimental and analytical results.