Como funcionam os motores elétricos?

Os motores elétricos são essenciais para os processos industriais. Seu uso se dá em equipamentos críticos, como: ventiladores, bombas hidráulicas e compressores de ar.

Por isso, não é exagero nenhum falar que eles são responsáveis por movimentar a indústria.

Esse equipamento é capaz de transformar energia elétrica em energia mecânica, utilizando normalmente o princípio da reação entre dois campos magnéticos.

Para essa transformação, o motor elétrico funciona pela repulsão entre dois ímãs (eletroímãs). Assim, o campo magnético criado faz mover uma parte giratória, o rotor, a partir da ação repelente dos polos opostos.

Sabendo disso, é indispensável que a equipe de manutenção e o gestor saibam e entendam todas as funcionalidades e o funcionamento desse equipamento. Hoje vamos te contar tudo o que você precisa saber sobre esses equipamentos, que são os corações da indústria. Boa leitura!

Entendendo as partes do motor elétrico 

Antes de entender como o motor elétrico funciona, é preciso que haja um conhecimento técnico da função de cada uma das partes que o compõem. O motor elétrico é constituído por:

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Estator 

É a parte de um motor ou gerador elétrico que se mantém fixa à carcaça, com a função de conduzir o fluxo magnético para transformar a energia cinética do induzido.

Seja em máquinas síncronas ou assíncronas, é no estator que é formado um  campo magnético capaz de induzir uma corrente no rotor. 

Rotor 

É tudo que gira em torno de seu próprio eixo produzindo movimentos de rotação.

Qualquer máquina rotativa, como turbinas, compressores, redutores, entre outros, possui eixos rotativos apoiados em mancais de deslizamento, rolamento ou magnéticos.

O dimensionamento do rotor é feito considerando o conjugado, exigido na partida, e as condições de operação do motor. Na fabricação do eixo são utilizados os materiais ABNT 1045, 1524 ou 4140 tratados termicamente. 

Carcaça 

É o componente estrutural do motor elétrico, alojando, suportando e protegendo sua parte magnética ativa, confeccionada em liga especial de alumínio injetado sob pressão ou em ferro fundido cinzento, proporcionando rigidez ao motor e baixos níveis de vibração.

Tampas

São elementos de união do conjunto que servem de apoio aos rolamentos.

Essas tampas atuam como caixas de mancais, fabricadas em alumínio injetado sob pressão ou em ferro fundido, garantindo ao motor alta resistência mecânica.

Ventilador ou Ventoinha

Essa parte foi projetada para obter um sistema de ventilação forçada, onde o motor tenha o máximo de resfriamento possível, associado a um nível de ruído reduzido, podendo ser de polipropileno ou de alumínio não faiscante. 

Eixo 

Ele é responsável por transmitir a potência mecânica desenvolvida pelo motor. Assim, é tratado termicamente para evitar problemas como empenamento e fadiga. Seus eixos podem suportar esforços radiais e axiais.  

Bobinagem 

Todos os fios utilizados nos enrolamentos dos motores elétricos são de cobre, isolados por um  verniz à base de poliéster.

Os isolantes do estator podem ser de classe de isolação B (130 graus  Celsius [°C], F (155°C) ou H (180°C).

Caixa de ligação

Sua principal função é servir de alojamento dos cabos de alimentação, fortalecendo o ambiente externo e de um possível contato físico acidental.

Sendo assim, a caixa de ligação pode ser de chapa de aço ou de alumínio, injetado sob pressão, permitindo um deslocamento a cada 90° para facilitar a montagem.

Placas de Bornes 

Para uma perfeita ligação dos motores, as placas de bornes são confeccionadas em material auto extinguível não higroscópico, resistente à corrente de fuga e de alta rigidez dielétrica. 

Mancais 

Elemento mecânico de fundamental importância para os motores, tanto na fase construtiva como na operação.

A função do mancal é apoiar os elementos móveis internos do motor e auxiliar a transmissão do movimento com o menor atrito possível. Por isso é fundamental manter os limites de folgas entre estator e rotor pré-determinados em função do elemento de ligação magnética (gap de ar). 

Os mancais de rolamento podem ser lubrificados com graxa, enquanto a lubrificação dos mancais de deslizamento utiliza óleo.

Tal definição é dada com base no tipo de motor desejado.

Passador de fios

Utilizado para assegurar uma perfeita vedação entre a caixa de ligação e o ambiente externo.

Chaveta

Foi projetada para garantir a perfeita fixação do cubo do elemento de carga ao eixo do motor. É confeccionada em aço SAE 1045. 

Olhal de suspensão

Tem por finalidade facilitar a movimentação, transporte e instalação.

Sua instalação é realizada nos motores conforme o tipo de carcaça, podendo ser fixo ou de aço forjado, rosqueado na própria carcaça. 

Placa de identificação

É o elemento mais rápido utilizado para coleta das principais informações para a instalação e manutenção adequada.  

Aterramento

Os motores possuem terminais para aterramento localizados no interior da caixa de ligação, confeccionados em latão e assegurando um perfeito contato elétrico.

Agora que você já sabe tudo sobre a composição do motor, é hora de entender qual o melhor método para a manutenção dele.

Princípio de funcionamento do motor elétrico

O funcionamento do motor elétrico parte do princípio do eletromagnetismo: os condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes elétricas sofrem a ação de uma força mecânica – ou eletroímãs exercem forças de atração ou repulsão sobre outros materiais magnéticos.

O rotor do motor precisa de um torque (momento) para iniciar o seu giro. Este torque é normalmente produzido por forças magnéticas desenvolvidas entre seus polos magnéticos e aqueles do estator.

Forças de atração ou de repulsão puxam ou empurram os polos móveis do mesmo, que fazem com que este gire mais rapidamente, até que os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor zero.

Após esse ponto, o rotor passa a girar com velocidade angular constante.

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A manutenção do motor elétrico

O primeiro passo é, sem dúvidas, definir um plano de manutenção baseado nos critérios de criticidade, com foco em inspeções preditivas.

Isso ajudará a determinar a causa das falhas em motores elétricos, evitando assim que aconteçam novamente. Seu principal objetivo é ajudar a determinar o melhor momento para a intervenção, evitando as desmontagens desnecessárias e procurando sempre garantir o máximo da sua vida útil.

Esse plano deve priorizar a coleta de dados e verificação constante do ativo, tudo para que as falhas não impactem diretamente a cadeia produtiva. 

Um dos métodos é a combinação entre preditiva e monitoramento online que podem garantir uma melhor qualidade e eficiência de funcionamento dos equipamentos.

Um modelo prático é o sensor de monitoramento da TRACTIAN, que coleta todos os dias, o tempo todo, os dados de temperatura, horímetro, consumo de energia e vibração do seu ativo.

A coleta desses dados, como a vibração, permite entender o comportamento do ativo e, assim, elaborar estratégias específicas para sua operação, estendendo a vida útil do equipamento.

Alguns dos principais problemas que podem ser identificados rapidamente pela análise de vibração são desbalanceamento, desalinhamento de eixo, folgas mecânicas e outros. 

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