8.6 Qual será a corrente de partida dessa máquina se sua partida for feita ligando-a diretamente à fonte de potência
? Como essa corrente de partida compara-se com a corrente de plena carga do motor?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras:
- Qual será a corrente de partida da máquina se a partida for feita ligando-a diretamente à fonte de potência
. - Como essa corrente de partida se compara com a corrente de plena carga do motor.
Informações explicitamente dadas: apenas a tensão da fonte
.
Observação importante: o enunciado não fornece parâmetros elétricos da máquina (resistências, reatâncias, potência nominal, fator de potência, número de fases, conexão estrela/triângulo etc.). Por isso não é possível fornecer um valor numérico concreto da corrente de partida sem esses parâmetros. Vou, então, mostrar passo a passo o método correto para calcular a corrente de partida em termos dos parâmetros da máquina, explicar fisicamente o que ocorre e dar uma comparação típica com a corrente de plena carga.
Observação importante: o enunciado não fornece parâmetros elétricos da máquina (resistências, reatâncias, potência nominal, fator de potência, número de fases, conexão estrela/triângulo etc.). Por isso não é possível fornecer um valor numérico concreto da corrente de partida sem esses parâmetros. Vou, então, mostrar passo a passo o método correto para calcular a corrente de partida em termos dos parâmetros da máquina, explicar fisicamente o que ocorre e dar uma comparação típica com a corrente de plena carga.
Passo 2
Entendendo o que “corrente de partida” significa (aula rápida e didática).
- Quando a máquina (normalmente um motor de indução trifásico neste contexto) está parada e é ligada diretamente à tensão
, o rotor ainda não está girando. Essa condição chama-se rotor bloqueado (locked rotor) ou escorregamento . - Na condição de rotor bloqueado, a impedância vista pela fonte é a soma das impedâncias do estator e do rotor referidas ao estator (incluindo as reatâncias), avaliadas para
. Como a parte rotórica apresenta a resistência refletida sem a divisão por (porque com dá ), a impedância eficaz é relativamente baixa. - Consequência física: a corrente inicial (corrente de partida) é grande porque a tensão
“encontra” baixa impedância.
Passo 3
Modelo e fórmula geral para a corrente de partida (derivação passo a passo).
- Use o circuito equivalente simplificado por fase do motor de indução (onde todo termo é referido ao estator): estator:
; rotor referido: ; tensão por fase (se for trifásico, é para ligação em triângulo/estrela conforme o caso). - Na partida (rotor parado),
. A impedância por fase vista pela fonte é
- Portanto a corrente de partida por fase (valor complexo) é
- Para o módulo (valor eficaz) da corrente de partida usamos o módulo da fração:
Explicação das variáveis:
-
: tensão eficaz por fase aplicada ao motor (em valores RMS). -
: resistência do enrolamento do estator referida por fase. -
: reatância do estator por fase. -
: resistência do rotor referida ao estator por fase. -
: reatância do rotor referida ao estator por fase. -
: magnitude da impedância de partida (locked-rotor).
Passo 4
Como obter
e interpretar para motores trifásicos (prático para prova).
- Se a máquina é monofásica,
. - Se a máquina é trifásica e a fonte fornece tensão de linha
(valor eficaz linha a linha), então para conexão em estrela
e para conexão em triângulo
- No exercício de prova, quando pedirem "ligando-a diretamente à fonte
", normalmente se considera tensão de linha e você deve escolher conforme a conexão (o enunciado ou figura normalmente informa isso).
Passo 5
Como calcular a corrente de plena carga (a forma usual, sem números).
- A corrente de plena carga (por fase) pode ser obtida a partir da potência nominal do motor
, eficiência e fator de potência . Para motor trifásico:
- Explicando:
é potência de eixo (ou potência elétrica na placa se já for potência absorvida), é a eficiência (fração da potência elétrica que vira potência mecânica) e é o fator de potência. Se já for potência elétrica absorvida, retire do denominador conforme o caso. Para monofásico a fórmula adequada é .
Passo 6
Comparando as duas correntes (formulação do fator de partida).
- A razão entre corrente de partida e corrente de plena carga (fator de partida) é
- Substituindo as expressões gerais, obtemos uma relação em termos de
, impedâncias e potência nominal. Em geral, como costuma ser pequena e é limitado pela potência mecânica, o fator de partida costuma ser um número significativo (muito maior que ).
Passo 7
Valores típicos e interpretação prática (o que decorar/esperar na prova).
- Na prática, para muitos motores de indução industriais, a corrente de partida ao ligar diretamente à rede varia tipicamente entre cerca de
a vezes a corrente de plena carga. É comum ouvir: partida direta → corrente inicial de ordem de a vezes . - Por que isso acontece? Porque em regime de plena carga o motor gira e o rotor gera uma reação que limita a corrente; na partida o rotor não gira, a reatância total em série é menor e portanto a corrente da fonte sobe muito.
- Consequência prática: picos elevados de corrente na partida podem provocar quedas de tensão na rede e esforços mecânicos; por isso, em instalações sensíveis usam-se métodos de partida reduzida (estrela-triângulo, soft-starter, inversor de frequência) para diminuir a corrente de partida.
Passo 8
Exemplo numérico ilustrativo (assumindo parâmetros para ver a conta — atenção: estes valores são só para exemplar).
Suponha um motor trifásico, tensão de linha , ligado em estrela (
). Suponha parâmetros por fase aproximados:
e
. Então:
Suponha um motor trifásico, tensão de linha
Se a corrente de plena carga for, por exemplo,
, então o fator de partida é
ou seja, cerca de
vezes
. Repare que sem os parâmetros reais do motor não há como obter o número definitivo; este cálculo serve para ilustrar o processo.
Resposta
A corrente de partida, ao ligar diretamente à fonte