Soluções — Grupo I

1. V — n_s = 60×f/p = 60×50/2 = 1500 rpm (2 pares de polos = 4 polos).
2. F — O escorregamento em operação normal é tipicamente 1–5% (0,01–0,05). Valores de 30–50% indicariam rotor quase parado — operação impossível (rotor blocado ou derrubado).
3. F — No motor DC shunt, o campo está em paralelo com a armadura (daí o nome "shunt" = derivação). No motor DC série, o campo está em série.
4. V — O BLDC tem o rotor com ímanes permanentes e o estator com enrolamentos; a comutação é feita por sensores Hall e electrónica de potência, eliminando escovas e comutador mecânico.
5. V — Classe F: temperatura máxima de serviço 155°C (elevação de temperatura 100 K acima de 40°C ambiente + 15°C de ponto quente = 155°C).
6. V — PI = R_10min / R_1min > 2,0 indica isolamento dieléctrico seco e em bom estado. PI < 1,0 indica fuga ou humidade; PI 1,0–2,0 é questionável.
7. F — O motor de passo unipolar tem ponto central e cada metade do enrolamento é energizada alternadamente com corrente unidireccional (mais simples de controlar). O motor bipolar requer corrente bidireccional sem ponto central (ponte H necessária).
8. V — Esta é a regra de Montsinger (ou regra dos 10°C), base do dimensionamento térmico de isolamentos eléctricos.
9. F — Para medir resistência de enrolamentos usa-se um miliohmímetro (resistência muito baixa: tipicamente 0,1–10 Ω). O megóhmetro mede resistência de isolamento (MΩ ou GΩ) com alta tensão DC.
10. V — O rotor em gaiola de esquilo não tem contactos deslizantes (ao contrário do motor de rotor enrolado que tem anéis e escovas); a única manutenção mecânica regular são os rolamentos.

Soluções — Problema 1

a) Velocidade síncrona:

$$n_s = \frac{60 \times f}{p} = \frac{60 \times 50}{2} = \mathbf{1\,500 \text{ rpm}}$$ (4 polos = 2 pares de polos, p = 2)

b) Escorregamento em carga nominal:

$$s = \frac{n_s - n_r}{n_s} = \frac{1500 - 1440}{1500} = \frac{60}{1500} = 0,04 = \mathbf{4\%}$$

c) Frequência das correntes no rotor:

$$f_r = s \times f = 0,04 \times 50 = \mathbf{2 \text{ Hz}}$$

A baixa frequência (2 Hz) é característica de operação normal. Em arranque (s=1), f_r = f = 50 Hz.

d) Com VFD a 35 Hz:

Nova velocidade síncrona: $$n_s' = \frac{60 \times 35}{2} = \mathbf{1\,050 \text{ rpm}}$$

Velocidade real (s = 4% mantido): $$n_r' = n_s' \times (1-s) = 1050 \times (1 - 0,04) = 1050 \times 0,96 = \mathbf{1\,008 \text{ rpm}}$$

e) Velocidade com escorregamento 5,5%:

$$n_r = n_s \times (1 - s) = 1500 \times (1 - 0,055) = 1500 \times 0,945 = \mathbf{1\,417,5 \approx 1\,418 \text{ rpm}}$$

Redução de velocidade: 1440 - 1418 = 22 rpm (redução de ~1,5%). Praticamente imperceptível na prática — o escorregamento aumentado indica sobrecarga ou problema no rotor, mas a velocidade não muda significativamente.

Soluções — Problema 2

a) Escorregamento nominal:

$$n_s = \frac{60 \times 50}{3} = 1\,000 \text{ rpm}$$ (6 polos = 3 pares)

$$s = \frac{1000 - 970}{1000} = \frac{30}{1000} = 0,03 = \mathbf{3\%}$$

b) Motor a 60 Hz:

$$n_s' = \frac{60 \times 60}{3} = \mathbf{1\,200 \text{ rpm}}$$

Velocidade real (s = 3%): n_r' = 1200 × 0,97 = 1164 rpm

Nota: Além da velocidade, a corrente magnetizante e o binário também se alteram — o motor pode sobreaquecer se não for verificado o factor de segurança para funcionamento a 60 Hz.

c) Velocidade de saída do redutor:

$$n_{saída} = \frac{n_{entrada}}{i} = \frac{970}{5} = \mathbf{194 \text{ rpm}}$$

Soluções — Grupo III

Situação 1 — Sobreaquecimento com corrente assimétrica:

Avaria: Desequilíbrio de corrente entre fases (L3 = 48A vs. nominal 41A → desvio de 17%).

Cálculo de desequilíbrio: Média = (42+41+48)/3 = 43,7A; Desvio máx. = |48-43,7| = 4,3A; Desequilíbrio = 4,3/43,7 = 9,8% >> limite 5%

Causa provável: - Desequilíbrio de tensão na alimentação (a desequilíbrio de tensão de 1% corresponde ≈10% de desequilíbrio de corrente) - Espiras em curto num enrolamento (especialmente na fase L3)

Diagnóstico: 1. Medir tensão nas 3 fases no barramento do quadro → se desequilíbrio de tensão > 1%, problema na rede 2. Medir resistência dos 3 enrolamentos com miliohmímetro → se L3 diferente → curto entre espiras 3. Medir isolamento fase-a-fase (L1-L2, L2-L3, L1-L3) → assimetria indica espiras em curto

Acção: - Se rede OK e enrolamento L3 em curto → rebobinagem ou substituição do motor - Ajustar o relé térmico para 41A (I_nom) — actualmente ajustado demasiado alto (44A = 107% vs. recomendado 100%)

Situação 2 — Motor não arranca:

Avaria: Falha de alimentação; possível falta de fase.

Diagnóstico passo a passo: 1. Verificar tensão no quadro (multímetro): medir U_L1-L2, U_L2-L3, U_L1-L3 - Se uma tensão = 0V → falta de fase (fusível fundido; disjuntor disparado; contacto do contactor danificado) 2. Se tensão OK no quadro: medir tensão no motor - Tensão OK no motor: verificar mecanismo (bloqueio mecânico da carga?) 3. Verificar se relé térmico ou protecção diferencial disparou (verificar indicadores) 4. Medir continuidade dos enrolamentos (multímetro): se ∞ → enrolamento aberto

Causa mais provável: Falta de fase (fusível fundido ou contacto do contactor com mau contacto) → motor tenta arrancar mas sem duas fases não consegue produzir campo girante.

Acção: Substituir fusível fundido ou verificar o contactor principal.

Situação 3 — Faíscas no comutador:

Avaria: Comutação incorrecta com arco no comutador.

Causas possíveis: 1. Força das molas das escovas insuficiente → escovas saltam → arco 2. Escovas desgastadas (altura insuficiente) → má pressão de contacto 3. Superfície do comutador irregular (oval ou com sulcos) → contacto intermitente 4. Espaços entre lâminas cheios de pó de grafite/carbono → curto entre lâminas 5. Escovas mal assentadas (contacto parcial)

Diagnóstico: 1. Parar o motor (LOTO) 2. Medir a altura das escovas e a força das molas 3. Verificar circularidade do comutador com relógio comparador (tolerância: < 0,05 mm) 4. Limpar os sulcos entre lâminas com ferramenta de madeira (nunca metal!) 5. Verificar a posição dos porta-escovas (devem estar a 90° do eixo neutro)

Acção imediata: Limpar comutador com pano seco; verificar escovas; assentar novas escovas se desgastadas. Se comutador oval → tornear.