7-Como pode ser realizada a partida de um motor síncrono?

Passo 1

O enunciado pergunta como se consegue “dar partida” em um motor síncrono. O conteúdo aqui é o comportamento de torque de um motor síncrono em regime de partida: como o rotor não acompanha instantaneamente o campo girante, não há torque inicial suficiente para acelerar o eixo até a velocidade síncrona. Para resolver, precisamos apresentar os principais métodos que fornecem torque de partida e permitem ao rotor atingir perto da velocidade síncrona antes de entrar em sincronia.

Passo 2

Explicação do problema de partida: a velocidade do campo girante é
n_\text{sinc} = \frac{120\,f}{P}
onde f é a frequência da rede e P o número de polos. Em zero velocidade não há torque de atração entre rotor e campo girante porque o rotor DC ainda não recebeu fluxo relativo. Logo, é preciso um mecanismo auxiliar que gere torque de arranque, acelerando o rotor até uma velocidade próxima de n_\text{sinc}.

Passo 3

Partida assíncrona com barras amortecedoras
Muitos motores síncronos vêm com barras amortecedoras (enrolamento de gaiola): ao ligar o estator em CA, tais barras se comportam como rotor de motor de indução, produzindo torque de arranque. Conforme o motor acelera, o rotor DC recebe sua excitação e, ao chegar próximo de n_\text{sinc}, o campo rotor passa a “travar” no campo girante, entrando em sincronia.

Passo 4

Partida por motor auxiliar (“pony motor”)
Quando não há barras amortecedoras ou quando se deseja garantir partida em baixa carga, acopla-se um motor auxiliar (geralmente de indução ou até um motor DC) ao eixo do síncrono. Esse motor leva o rotor até perto de n_\text{sinc}. A seguir interrompe-se o auxiliar e aplica-se a excitação DC no rotor do síncrono, travando-o no campo girante.

Passo 5

Partida por conversor de frequência (VFD ou inversor estático)
Usa-se um inversor que alimenta o estator com tensão e frequência ajustáveis. Começa-se em frequência próxima de zero e rampa-se até a frequência da rede, mantendo a relação tensão/frequência para gerar torque constante. Dessa forma, o rotor acelera suavemente até n_\text{sinc} e, nesse ponto, aplica-se a excitação DC e sincroniza-se o motor diretamente.

Resposta

Os principais métodos de partida de um motor síncrono são:
(a) partida assíncrona usando barras amortecedoras;
(b) partida com motor auxiliar (“pony motor”);
(c) partida por conversor de frequência (VFD/inversor estático).

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