Para profissionais que lidam com acionamentos elétricos, compreender a engenharia por trás do motor monofásico de fase dividida (ou split-phase) é fundamental. Este tipo de motor representa a solução mais básica e econômica para superar a principal limitação dos motores monofásicos: a incapacidade de iniciar o movimento de rotação (auto-arranque) devido à natureza de seu campo magnético.
Este artigo técnico visa detalhar o funcionamento desse motor, focando na criação artificial de um torque inicial através da divisão da fase.
O Problema do Campo Magnético Pulsante
Conforme amplamente estudado na teoria de máquinas elétricas, um motor alimentado por uma única fase gera um campo magnético pulsante. Embora esse campo seja perfeitamente capaz de manter o rotor girando uma vez que o movimento tenha sido iniciado, ele falha em fornecer o torque inicial.
Quando a bobina principal (também chamada de bobina de marcha) é alimentada, ela gera polos magnéticos (Norte e Sul) com intensidades iguais. A atração magnética exercida sobre o rotor pelas bobinas principais ocorre em direções opostas e com a mesma força. Imagine puxar um objeto para a direita e para a esquerda com a mesma intensidade; o objeto permanece parado. O rotor, portanto, permanece em repouso, uma vez que não há uma força em outra direção capaz de produzir o movimento de giro inicial.
Para que o motor gire, é necessário introduzir uma força em uma direção diferente, que execute o movimento de rotação.
A Solução: Bobina Auxiliar e Defasagem de Corrente
O motor de fase dividida resolve o problema do auto-arranque introduzindo um segundo conjunto de bobinas no estator, conhecidas como bobinas auxiliares ou bobinas de partida. A função primária e única da bobina auxiliar é gerar essa força adicional para auxiliar na partida do motor.
Para que a bobina auxiliar cumpra sua função, ela deve criar um campo magnético que esteja defasado em relação ao campo magnético da bobina principal. A chave para o funcionamento do motor de fase dividida é justamente a existência de uma defasagem (diferença temporal) entre a corrente que circula pela bobina principal e a corrente que circula pela bobina auxiliar.
Gerando a Defasagem através da Indutância
No motor de fase dividida, diferentemente de modelos que utilizam capacitores, a defasagem da corrente é obtida exclusivamente pela variação das características indutivas dos enrolamentos.
A indutância de uma bobina, que é a capacidade de armazenar campo magnético, é influenciada diretamente pela quantidade de espiras. Para garantir a defasagem necessária, o motor de fase dividida é projetado da seguinte forma:
- Bobina Principal: Possui um número maior de espiras. Isso confere a ela uma maior indutância, resultando em uma determinada defasagem da sua corrente em relação à tensão de alimentação.
- Bobina Auxiliar: Possui um número menor de espiras. Isso confere a ela uma menor indutância, resultando em uma defasagem diferente da principal.
Essa diferença intencional de indutância faz com que as senoides de corrente das bobinas principal e auxiliar não estejam em fase. Elas atingem seus picos e zeros em momentos distintos.
O Mecanismo de Rotação (O Início do Giro)
A defasagem de corrente é o que permite o movimento inicial. Quando a corrente na bobina principal (e, consequentemente, seu campo magnético) cruza o eixo zero da senoide (ficando sem campo magnético momentaneamente), a bobina auxiliar, por estar defasada, ainda estará circulando corrente e, portanto, gerando campo magnético.
É nesse instante crucial que o campo magnético auxiliar, atuando sozinho, empurra o rotor, fazendo com que ele execute um pequeno movimento de giro. O movimento de giro (por exemplo, um quarto de volta, conforme a análise do ciclo) é então continuamente executado à medida que as correntes das bobinas interagem, permitindo que o rotor saia da inércia.
A Proteção: Chave Centrífuga e Platinado
A bobina auxiliar é projetada para operar apenas por um curto período de tempo. Se ela permanecer ligada continuamente, ela irá superaquecer e queimar. Portanto, é essencial que ela seja desligada automaticamente após a conclusão da partida.
O desligamento automático é feito por um conjunto eletromecânico interno ao motor, composto pela chave centrífuga e pelo platinado (o interruptor).
- Partida: Enquanto o rotor está parado, o interruptor do platinado permanece fechado, garantindo que ambas as bobinas, principal e auxiliar, estejam energizadas para auxiliar na partida.
- Atingindo Velocidade: A chave centrífuga está acoplada ao rotor e monitora sua velocidade.
- Desconexão: Quando o rotor atinge uma velocidade pré-determinada, geralmente entre 75% a 80% de sua velocidade nominal, a chave centrífuga é acionada. Ela, por sua vez, abre o interruptor do platinado, interrompendo a circulação de corrente na bobina auxiliar.
Neste ponto, a bobina auxiliar é desconectada. O motor continua a funcionar apenas com a bobina principal. Devido à inércia do rotor (que já está embalado) e à capacidade do campo magnético pulsante da bobina principal de manter a rotação, o motor segue operando normalmente.
O motor monofásico de fase dividida é, portanto, uma máquina que utiliza uma solução puramente indutiva e mecânica (chave centrífuga) para transformar um campo magnético pulsante em um movimento de arranque eficaz, sendo o seu design uma aplicação direta dos conceitos de indutância e defasagem de corrente alternada.
