Otimização de projeto em motores elétricos de indução

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OTIMIZAÇÃO DE PROJETO

EM MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO

Cristiano Fortunato Pless

Prof. Ricardo Guilherme Radünz Filho

Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI

Engenharia Elétrica (EEL19) – 19/04/2013

RESUMO

Em um mercado onde cada vez mais é necessário reduzir custos para se obter

competitividade, é de fundamental importância que o setor de desenvolvimento de

produtos pesquise e desenvolva alternativas para baratear os produtos. Projetos

elétricos de motores utilizando fios condutores de alumínio onde antes era utilizado

cobre e a utilização de ligas de alumínio que possibilitem melhorias no processo de

injeção dos rotores foram dois caminhos encontrados pela Hercules Motores Elétricos

LTDA para aumentar sua competitividade no mercado. Estas duas alternativas

proporcionaram à empresa uma considerável redução de custo e aumento de

produtividade nos motores beneficiados com as alterações.

Palavras-chave: Motores elétricos; Otimização; Desempenho; Engenharia.

1. INTRODUÇÃO

Atualmente a presença de motores elétricos é extremamente comum, eles se

fazem presentes desde o forno micro-ondas até o cortador de grama. Mediante tamanha

possibilidade de emprego deste tipo de equipamento, houve a opção de realizar este

trabalho em uma empresa deste ramo.

Existe na Hercules Motores Elétricos um departamento denominado Engenharia

de Desenvolvimento de Produtos (EDP). Este setor da empresa tem como foco criar

produtos inovadores, que atendam as necessidades do mercado de forma mais do que

satisfatória e sempre que possível realizar otimizações e melhorias a fim de deixar seus

produtos ainda mais competitivos. A equipe responsável por esse compromisso é

formada por engenheiros e técnicos.

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Para obtermos tais reduções de custo, foram abordados os dois componentes

básicos de um motor elétrico, o estator e o rotor. Para reduzir o custo destes dois

componentes, foram desenvolvidos dois tipos diferentes de otimização: Os estatores

foram reprojetados para viabilizar a utilização de fios condutores de alumínio onde

antes era usado cobre, para desta maneira beneficiar-se do fato de a densidade do

alumínio ser cerca de três vezes menor do que a do cobre. Os rotores foram adequados

para a utilização de ligas de alumínio que possibilitem melhorias no processo de injeção

e por consequência proporcionem melhorias no desempenho, aumento de produtividade

e reduções no custo deste componente. No decorrer do presente artigo irei descrever

como desenvolvi os estudos e testes para a realização destes dos projetos.

2. MOTORES ELÉTRICOS

Conforme WEG (2012), motor elétrico é a máquina mais usada para transformar

energia elétrica em energia mecânica, pois combina as vantagens da utilização de

energia elétrica (baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de

comando) com sua construção simples e robusta a baixos custos com grande

versatilidade de adaptação aos mais variados tipos de cargas.

Os motores elétricos são utilizados em inúmeras aplicações, desde aplicações

industriais como compressores de ar, prensas, bombas, pontes rolantes entre outras, e

alem dessas também são utilizados em aplicações residenciais como ventiladores,

bombas d’água e processadores de alimentos. Estes motores citados são em sua grande

maioria motores de indução.

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2.1. MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO

O tipo de motor utilizado para as pesquisas é um motor elétrico de indução com

rotor do tipo “gaiola de esquilo”. Os principais componentes responsáveis por um motor

de indução entrar em funcionamento são o estator e o rotor. O estator, figura 2, é um

núcleo formado por chapas ferromagnéticas finas em formato de disco (figura 1) e

possui ranhuras (cavidades) onde serão acomodadas as bobinas formadas por fios

condutores de cobre e/ou alumínio. O outro componente básico deste tipo de motor é o

rotor, figura 3, este também é formado por um núcleo de chapas ferromagnéticas

empilhadas uma sobre a outra em formato de disco e com ranhuras, estes discos são

obtidos através do processo de estampo progressivo. Tanto no estator quanto no rotor,

esta pilha de chapas é denominada de pacote, portanto quando alguém falar em tamanho

do pacote, certamente esta pessoa esta se referindo ao comprimento desta pilha de

discos, que em um mesmo motor sempre é igual no estator e no rotor.

Figura 1 – Discos do rotor e do estator do motor elétrico de indução.

Fonte: O autor