Critérios de projeto e construção de motores de indução trifásicos de alta rotação

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.Este trabalho detalha as diretrizes de projetos para máquinas de indução de alta rotação. Atenção especial é dada ao rotor, mas também são revistos os conceitos para o estator, sistemas de refrigeração, mancalização e inversores de freqüência apropriados para acionar uma máquina de indução de alta rotação. Os estudos mostram que a construção do rotor laminado com gaiola de esquilo deve ser usada sempre que possível, apenas em velocidades mais elevadas, um rotor de aço sólido projetado com ranhuras sobre sua superfície ou um rotor de aço sólido revestido com uma camada de cobre ou outra liga metálica podem ser a melhor indicação. Considerando o desempenho eletromagnético que se deseja e a velocidade máxima de operação, a escolha entre um material laminado ou sólido no rotor pode ser mais ou menos significativa para uma máquina de indução de alta rotação. Do ponto de vista construtivo, um motor de alta rotação apresenta maiores desafios na área mecânica do projeto. Isto porque um corpo cilíndrico em rotação impõe desafios quanto às forças centrífugas, principalmente no que diz respeito à resistência do material e também quanto ao balanceamento da massa girante, que se não for criteriosamente efetuado, acarretará vibrações em toda a máquina e, dependendo do nível de vibração, pode inviabilizar seu funcionamento sob risco de entrar em colapso. Outro ponto que deve ser visto com muito cuidado é a refrigeração deste tipo de motor, seja pelo modo como será feita a passagem do fluido refrigerante pelo motor como qual será este fluido. Eletricamente, com exceção do volume de perdas decorrentes de um acionamento em altas freqüências, e logicamente o uso de inversores de freqüência, pode-se considerar o estator como igual ao de um motor normal. Convém destacar que a densidade de potência por volume é muito maior, desta forma, se contar com materiais de baixas perdas magnéticas, um perfeito balanceamento do rotor e uma refrigeração eficiente na função de dissipar o calor gerado, tem-se uma máquina de alta velocidade com potência bem superior no mesmo volume de uma máquina normal. Quanto ao sistema de mancais, pode ser utilizado o sistema tradicional com rolamentos, entretanto pode-se utilizar elementos especiais para suportar as altas rotações ou sistemas mais sofisticados, como mancais de deslizamento ou mesmo mancais magnéticos