Instalação de Motores Elétricos

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INSTALAÇÃO E 
PROTEÇÃO DE 
MOTORES ELÉTRICOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Comparar os diferentes motores elétricos e suas características. 
 > Descrever o dimensionamento de motores.
 > Reconhecer o funcionamento da partida de motores elétricos de indução.
Introdução
Devido à facilidade com que a energia elétrica pode ser transmitida e controlada, 
é natural que o motor elétrico seja o tipo mais encontrado em aplicações tanto 
industriais quanto residenciais. Os motores elétricos transformam a energia 
elétrica em movimento, e isso permite o seu uso nas mais diversas aplicações.
Contudo, não basta apenas adotar um motor elétrico para a sua aplicação. 
É necessário o entendimento correto do trabalho que será desempenhado 
pelo motor e do tipo de alimentação disponível, para que seja adotado o motor 
ideal para a instalação. 
Neste capítulo, você vai aprender a identificar os principais tipos de moto-
res elétricos e as aplicações para cada tipo de motor. Você também vai estu-
dar o cálculo para as potências e velocidades presentes em motores elétricos. 
Por fim, você vai compreender o funcionamento da partida dos motores elétricos 
de indução.
Instalação e 
proteção de 
motores elétricos
Eduardo Scheffer Saraiva 
Motores elétricos
O motor elétrico é uma máquina que converte a energia elétrica em energia 
mecânica. Esse motor apresenta diversas vantagens, devido à facilidade de 
transmissão da energia elétrica. Assim, ele apresenta baixos custos, controle 
de velocidade mais simples, adaptação em relação a diferentes cargas, entre 
outros aspectos. Devido a esse conjunto de vantagens, o consumo de energia 
associado aos motores elétricos representa uma boa parte do consumo ener-
gético de um país industrializado. No Brasil, o valor do consumo de motores 
elétricos industriais chega a 26%, o que demonstra o papel que os motores 
elétricos assumem nos mais variados projetos e instalações (WEG, 2019). 
Antes de conhecer os diferentes tipos de motores elétricos, é necessário 
entender o princípio de funcionamento desses motores. Motores elétricos 
funcionam por meio da interação entre o campo magnético presente no estator 
(parte fixa externa do motor) e a corrente elétrica que está sendo conduzida 
no rotor (parte interna girante do motor). Esse conceito está representado 
na Figura 1. O rotor gira, pois o arranjo do condutor e do campo magnético é 
feito de tal modo que uma força é exercida perpendicularmente em relação 
ao condutor e ao campo magnético. Com a alteração do sentido da corrente, 
esse processo se torna contínuo e exerce um torque na saída rotor. 
Figura 1. Princípio de funcionamento de um 
motor elétrico.
Fonte: Emre Terim/Shutterstock.com.
Existem diversos tipos de motores elétricos voltados para inúmeras aplica-
ções distintas. Contudo, podemos dividir os motores em dois grandes grupos: 
os motores de corrente contínua (CC) e os motores de corrente alternada (CA).
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Motores de corrente contínua
Esses motores, como o nome sugere, são motores alimentados por CC. São 
muito utilizados em veículos, aeronaves e manipuladores robóticos, devido à 
facilidade com que podemos controlar a sua velocidade (NOROUZI; KOCH, 2019; 
WANG et al., 2019). Os motores CC apresentam em seu interior o comutador, 
responsável pelo processo de comutação, que converte a tensão e a CA do 
rotor em tensão e CC em seus terminais (CHAPMAN, 2013). Na Figura 2, estão 
representados os componentes do motor CC.
Figura 2. Estrutura de um motor de corrente contínua.
Fonte: Adaptada de Hughes e Drury (2019).
Enrolamento
de campo
Condutores de
armadura
Escovas
Comutador
Entre os motores CC mais comumente encontrados na prática, temos o 
motor CC em série, o motor CC em derivação e o motor CC composto, descritos 
a seguir.
 � Motor CC em série: apresenta enrolamentos de campo ligados em 
série com os enrolamentos de armadura. Uma vez que a ligação está 
em série, o fluxo no enrolamento em série é proporcional à corrente 
de armadura. Quanto maior o fluxo no motor, maior é o conjugado e 
menor será a velocidade do motor. Dessa forma, esse motor apresenta 
um maior conjugado por ampere que os demais motores CC, sendo 
usado em aplicações que necessitam de grandes torques. 
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 � Motor CC em derivação: apresenta enrolamento de campo ligado em 
paralelo com o enrolamento de armadura. Essa ligação em paralelo 
permite ao motor manter velocidade constante mesmo com mudan-
ças no valor da carga. Encontra maior utilização em aplicações que 
necessitam de um maior controle de velocidade e torque.
 � Motor CC composto: apresenta dois enrolamentos, um sendo ligado 
em série e outro em paralelo. Esses enrolamentos permitem que esse 
motor combine as características tanto do motor CC em série quanto do 
motor CC em derivação. Ou seja, esse motor é utilizado em aplicações 
que necessitam de maior torque e de um controle mais refinado para 
velocidade.
Na Figura 3 é apresentado o circuito equivalente para os diferentes ti-
pos de motores CC apresentados até aqui, onde EA é a tensão de armadura, 
RA é a resistência de armadura, Ls e Rs representam o enrolamento em série, 
e Lf e Rf representam a bobina de campo responsável por produzir o fluxo 
magnético do motor.
Figura 3. Motores de corrente contínua: (a) em série; (b) em derivação; (c) composto.
Fonte: Adaptada de Chapman (2013).
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Motores de corrente alternada
Em grande parte das aplicações industriais, o profissional vai se deparar com 
esse tipo de motor. Os motores CA são os motores elétricos alimentados por 
uma fonte de CA; eles podem ser divididos em aplicações alimentadas por 
redes trifásicas ou monofásicas. Os motores trifásicos são aqueles alimen-
tados por um sistema a três fios, em que as tensões estão defasadas entre si 
com um ângulo de 120°. Já os motores monofásicos são alimentados por CA, 
porém, não são capazes de produzir um campo magnético rotativo. Assim, 
é necessário um segundo enrolamento defasado 90°, o que vai permitir a 
partida do motor monofásico (MAMEDE FILHO, 2000). 
O motor mais utilizado industrialmente é o motor de indução trifásico (MIT), 
também conhecido como motor assíncrono trifásico. Esse motor apresenta 
uma velocidade no rotor sempre inferior à velocidade do campo magnético 
girante do estator, que é chamada de velocidade síncrona. Na Figura 4 é 
apresentado o circuito equivalente por fase para um motor de indução.
Figura 4. Circuito equivalente por fase de um motor de indução.
Fonte: Adaptada de Chapman (2013).
Esse motor apresenta grande uso industrial, devido à sua maior lon-
gevidade, à simplicidade tanto de construção como de manutenção e aos 
menores custos em relação aos demais motores, tanto para a compra como 
para a manutenção.
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Dimensionamento de motores elétricos
Para a escolha de um motor elétrico, é necessário obter o maior número de 
informações a respeito da aplicação e do ambiente onde a aplicação está 
situada. A tensão de alimentação, a potência e o torque necessários à aplicação 
e se ela será uma aplicação contínua ou intercalada são pontos importantes 
na escolha de um motor elétrico. 
Para dimensionar corretamente motores para as aplicações na prática, 
é preciso conhecer alguns dos fundamentos físicos presentes em motores 
elétricos. Começaremos pelo conceito de velocidade de rotação. Como foi 
abordado anteriormente, o rotor gira de modo a acompanhar a rotação do 
campo magnético girante do estator, de modo que a velocidade com que o 
campo magnético está girando é determinada pela frequência de alimentação 
da rede e dada pela seguinte equação: 
onde f é a frequência da rede em Hz e p é o número de polos presentes no 
motor. Perceba que essa é a velocidade síncrona, e não a velocidade com a 
qual o rotor está girando.
Para motores assíncronos, a diferença entre a velocidade síncrona e a 
velocidadedo rotor dá origem ao conceito de escorregamento, que é dado 
pela expressão a seguir: 
onde ω é a velocidade de rotação do rotor. Como podemos perceber, se o 
escorregamento for de s = 0, temos um motor síncrono cuja velocidade do 
rotor é igual à velocidade síncrona.
Considere um motor de quatro polos que está recebendo uma ali-
mentação da rede de 220 V e 50 Hz e no qual a velocidade do rotor 
é de 1.300 rpm. Calcule o escorregamento presente nesse motor.
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Solução:
Para iniciar a resolução do problema, devemos calcular a velocidade de rotação 
síncrona, dada pela seguinte expressão:
Como sabemos que a velocidade angular do rotor é de 1.300 rpm, calculamos 
o escorregamento da seguinte maneira:
Outra medida importante em motores elétricos é o seu rendimento. 
O rendimento nada mais é do que a taxa em que a energia elétrica é conver-
tida em energia mecânica. O processo de conversão apresenta perdas de 
potência ao longo do caminho. Podemos estimar essas perdas por meio do 
rendimento dado a seguir:
Conhecendo a potência de saída (potência mecânica) e a potência de 
entrada (potência elétrica), podemos obter o rendimento do motor. O cálculo 
da potência mecânica em um motor é dado pela multiplicação entre o torque 
e a velocidade angular no rotor em rad/s:
Psaída = τω
Já o cálculo da potência de entrada vai depender do tipo de motor com o 
qual estamos trabalhando. Para motores CC, temos:
Pentrada = VI
onde V é a tensão em volts e I é a corrente em amperes.
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Para motores CA, o cálculo da potência é dado por:
onde VL e IL são, respectivamente, a tensão e a corrente de linha, cos θ é o 
fator de potência, e θ é a defasagem entre tensão e corrente de fase (ALE-
XANDER; SADIKU, 2013).
Considere um motor CC alimentado por uma tensão de 220 V e que 
usa uma corrente de 30 A. Esse motor apresenta em sua saída um 
torque de 23,9 Nm e uma velocidade no rotor de 2.000 rpm. Calcule o rendimento 
desse motor.
Solução:
Para resolver este exercício, utilizamos a fórmula para a potência de entrada 
em motores CC, de modo que obtemos a seguinte potência na entrada do motor:
Pentrada = VI = 220 ∙ 30 = 6,6 kW
Para a obtenção da potência mecânica, é necessário converter o valor da 
velocidade de rotação de rpm para rad/s. Isso pode ser obtido por meio da 
seguinte relação:
Dessa forma, podemos calcular a potência de saída como:
Psaída = τω = 23,9 ∙ 209,43 = 5 kW
Com isso, é possível obter o rendimento do motor na ordem de:
A potência e a velocidade de rotor de um motor elétrico são característi-
cas essenciais na escolha adequada de um motor para aplicação industrial. 
Assim, estar atento às necessidades de cada aplicação é determinante para 
a escolha do motor.
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Partida de motores elétricos de indução
Durante a partida de motores elétricos, é demandado da rede elétrica um 
grande valor de corrente. Isso pode comprometer a integridade da instalação, 
causando queda de tensão, prejudicar o funcionamento de equipamentos tanto 
de comando quanto de proteção e pôr em risco a segurança da instalação. 
Motores de grande porte podem, sozinhos, causar quedas de tensão que 
poderiam danificar equipamentos. Porém, é comum a partida de diversos 
motores simultaneamente. 
Para contornar esses problemas e aumentar a vida útil tanto dos motores 
quantos dos equipamentos presentes na instalação elétrica, é comum adotar 
circuitos que permitem um determinado nível de controle sobre a demanda 
de corrente durante a partida dos motores. A seguir, serão apresentados os 
principais tipos de partida para MITs. 
 � Partida direta: método mais simples para o acionamento do motor, 
em que o motor é simplesmente alimentado pela rede. Como é de se 
imaginar, para empregar esse tipo de partida, é necessário que o motor 
apresente valores baixos de potência, inferiores a 5 cv, de modo que a 
corrente de partida não cause nenhum dano ao sistema. Outro ponto 
importante a observar na partida direta é que ela não é indicada para 
aplicações que exigem um acionamento progressivo.
 � Partida por meio de chave estrela-triângulo: esse método só pode ser 
empregado em motores que apresentem no mínimo seis terminais e 
apresentem dupla tensão nominal. A partida é constituída pelo acio-
namento do motor em uma ligação estrela, de modo que a corrente 
de partida e o torque ficam reduzidos em 1/3. Após um breve período, 
a ligação é substituída pela ligação em triângulo, de modo a normalizar 
a tensão de trabalho do motor. Essa técnica apresenta baixo custo e 
garante menores correntes de partida, o que faz com que as quedas de 
tensão também diminuam. A maior desvantagem está relacionada com 
a estrutura do motor. Ainda, o tempo entre a troca de ligação estrela 
para triângulo só poderá ocorrer quando atingido no mínimo 90% da 
velocidade de regime, de modo a não elevar a corrente na partida.
 � Partida por meio de chave compensadora: nesse método, é empre-
gado um autotransformador ligado ao estator, de modo a controlar 
a partida do motor.
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 � Partida por meio de chaves estáticas: esse método emprega um circuito 
controlado por um microprocessador, de modo a aplicar diferentes 
níveis de tensão aos terminais do motor. Isso implica em um controle 
mais refinado tanto dos valores de torque quanto da corrente de par-
tida. Além disso, é possível realizar o acionamento em rampa, o que é 
ideal para aplicações que necessitam de acionamento gradual.
Os circuitos de partidas são construídos de modo a contemplar também 
a proteção do motor, como proteção contra curto-circuito, proteção contra 
sobrecarga, proteção contra subtensão etc. A Figura 5 apresenta um exemplo 
de um circuito de partida no qual foram adicionados diferentes componentes 
para a proteção do motor. Em azul, estão representados os fusíveis, que 
trabalham como proteção contra curtos-circuitos. Isso porque, durante um 
curto-circuito, a corrente aumenta muitas vezes em relação à corrente nomi-
nal; isso causará a queima dos fusíveis e o desligamento da alimentação do 
motor. Em verde, está a proteção contra subtensão, que se dá pela utilização 
de um relé, que está sendo energizado pela rede de alimentação, assim como 
o motor representado pela letra R. Caso a tensão de alimentação diminua, 
o relé deixará de estar energizado e abrirá os contatos apresentados em 
verde na figura, o que vai interromper a alimentação do motor. Por fim, em 
vermelho, está representada uma proteção contra sobrecargas dada por relés 
térmicos, que vão interromper a alimentação caso exista um aquecimento 
excessivo do motor.
Figura 5. Exemplo de circuito de partida para motores de 
indução trifásicos.
Fonte: Adaptada de Chapman (2013).
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Referências
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2013.
CHAPMAN, S. J. Fundamentos de máquinas elétricas. 5. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
HUGHES, A.; DRURY, B. Electric motors and drives: fundamentals, types and applications. 
5th ed. Oxford: Newnes, 2019.
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. Rio de Janeiro: LTC, 2000.
NOROUZI, A.; KOCH, C. R. Robotic manipulator control using PD-type fuzzy iterative 
learning control. In: IEEE CANADIAN CONFERENCE OF ELECTRICAL AND COMPUTER EN-
GINEERING (CCECE), 2019, Edmonton. Anais [...]. Edmonton: IEEE, 2019. p. 1–4.
WANG, X. et al. Adaptive control of Dc motor servo system with application to vehicle 
active steering. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, [s. l.], v. 24, n. 3, p. 1054–1063, 
2019.
WEG. Motores eficientes geram economia de energia na indústria. Valor Econômico, 
[s. l.], 2 dez. 2019. Disponível em: https://valor.globo.com/patrocinado/weg/weg/
noticia/2019/12/02/motores-eficientes-geram-economia-de-energia-na-industria.
ghtml. Acesso em: 7 dez. 2020.
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