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Guia do motor trifásico 220V: fiação, delta vs estrela e seleção de VFD

Dois motores de 5,5 kW ficam lado a lado na mesma bancada de testes. Uma placa de identificação indica conexão de 380V, Y. O outro indica 220V, conexão delta. Na maioria dos casos são a mesma máquina: mesmas laminações do estator, mesmo rotor, mesmo eixo.

Essa é a resposta curta por trás da pesquisa. Um motor trifásico de 220V é normalmente um motor de indução padrão de baixa tensão reconectado em delta a uma linha trifásica de 220V. Não é uma família de produtos separada e não é exótica. O que muda entre as duas placas de identificação é como as extremidades dos seis enrolamentos estão ligadas, quanta corrente de linha o cabo e o contator devem transportar e - em locais onde apenas 220-240 V monofásicos estão disponíveis - como a alimentação trifásica é criada em primeiro lugar.

O que "Trifásico 220 V" realmente descreve

220 V em um sistema trifásico é um linha a linha figura: o potencial entre quaisquer dois dos três condutores de fase. Numa rede trifásica de 220 V, a tensão fase-neutro é de cerca de 127 V, razão pela qual as tomadas domésticas nessas redes são classificadas como 110–127 V em vez de 230 V.

Duas famílias de baixa tensão dominam o mundo:

  • 200–240 V trifásico. Comum em partes das Américas, Japão e vários mercados de 60 Hz. Nesta família, um “motor trifásico de 220 V” é um item comum de catálogo.
  • 380–415 V trifásico. O padrão na Europa, China, Oriente Médio e grande parte da Ásia em fornecimentos de 50 Hz.

O enrolamento em si não se importa com qual rede está conectado – apenas a tensão em cada bobina de fase é importante. É por isso que os fabricantes constroem um enrolamento de classificação dupla e marcam a placa 220/380 V, 230/400 V ou 240/415 V com dois valores de corrente. Delta cobre a baixa tensão, estrela cobre a alta tensão.

Se você quiser que a construção seja explicada do estator para fora, como um motor assíncrono trifásico é construído e por que ele gira cobre o layout do enrolamento, o campo rotativo e o escorregamento com mais detalhes.

Tabela 1: O mesmo motor de classificação dupla em conexão delta e estrela. A tensão de fase, o fluxo, o torque e a corrente de fase são idênticos – apenas a tensão de linha e a corrente de linha mudam.
Parâmetro Delta (baixa tensão) Estrela (alta tensão)
Ligações terminais U1–W2, V1–U2, W1–V2 W2, U2 e V2 unidos; alimentação para U1, V1, W1
Tensão nominal da linha 220 V 380 V
Tensão em cada bobina de fase 220 V 220 V
Corrente de linha Cerca de 1,73 × corrente de fase Igual à corrente de fase
Torque e velocidade nominais Idêntico Idêntico
Cabo, contator, configuração de sobrecarga Dimensionado na corrente delta mais alta Dimensionado na corrente estelar inferior

Lendo a placa de identificação antes de conectar qualquer coisa

Dois valores atuais em uma placa não são um erro de impressão. Um motor de 4 kW, 4 polos, 50 Hz com eficiência e fator de potência típicos consome aproximadamente 14,5 A por linha em delta a 220 V e aproximadamente 8,4 A em estrela a 380 V – uma proporção de cerca de 1,73, a raiz quadrada de três.

Tudo a jusante do motor deve ser escolhido no mais alto número quando o motor funciona a 220 V:

  1. Seção transversal do cabo e classificação de isolamento.
  2. Classificação do contator e do disjuntor.
  3. Configuração do relé de sobrecarga térmica, que deve ser a corrente delta e não a corrente estrela.
  4. Bloco terminal, prensa-cabo e tamanho de entrada do gabinete.

O erro de campo mais comum com um motor de 220/380 V é reconectá-lo de estrela a triângulo em uma linha de 380 V na esperança de obter torque extra. Isso aumenta a tensão em cada bobina de fase por um fator de 1,73. O ferro satura, a corrente sobe acentuadamente e o enrolamento superaquece em poucos minutos.

Estrela vs delta na mesma linha de 380 V (por unidade, estrela = 1,0)

Estrela, linha 380 V Delta, mesma linha Tensão da bobina de fase 1.00 1.73 Corrente da bobina de fase 1.00 1.73 Torque inicial 1.00 3.00 0 1 2 3

Operando um motor trifásico de 220 V a partir de 220 V monofásico

Esta é a situação que a maioria dos compradores realmente enfrenta: a oficina tem 220–240 V monofásico, o motor é trifásico e os dois têm que se encontrar. Existem três abordagens e apenas uma delas é rotineira.

Inversor de frequência variável — a resposta padrão

Um inversor de entrada monofásico retifica a rede elétrica, armazena energia em um barramento CC e recria uma saída trifásica com tensão e frequência ajustáveis. O motor permanece conectado em delta para que cada bobina tenha sua classificação de 220 V. O inversor deve ser classificado para a corrente de carga total do motor em 220 V trifásico e, como a entrada monofásica transporta cerca de 1,7 a 2 vezes essa corrente no lado CA, a fiação de entrada, o disjuntor e a filtragem devem ser dimensionados adequadamente.

Duas restrições práticas são importantes. Mantenha o cabo entre o inversor e o motor curto – muitos fabricantes especificam um limite, geralmente na faixa de 20 a 50 m, antes que um filtro dv/dt ou reator de saída seja necessário. E confirme se o isolamento do motor e a disposição dos rolamentos são adequados para o funcionamento do inversor, especialmente quando cabos longos ou comutação rápida estão envolvidos.

Conversor de fase estática ou rotativa

Comum na América do Norte, onde 240 V monofásico é padrão. Ele gera uma terceira perna que nunca é perfeitamente balanceada, portanto o motor deve ser desclassificado e o conversor superdimensionado em relação à classificação do motor.

Conexão do capacitor (Steinmetz)

Um capacitor de operação entre dois dos três terminais dará partida em um motor com carga leve, mas o torque disponível permanece bem abaixo da placa de identificação, a partida não é confiável e a eficiência cai. Trate isso como uma solução temporária, não como uma solução de produção.

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Torque disponível versus frequência de saída, motor de 220 V em um inversor de 220 V

100% 50% 0 Torque constante (V/f mantido) Enfraquecimento de campo (potência constante) 0 30 50 60 90 Frequência de saída (Hz)

Dimensionamento do Motor, Cabo e Proteção em 220 V

Uma vez que o motor é entendido como uma máquina padrão conectada em delta, três decisões de dimensionamento seguem diretamente.

Corrente, e não energia, impulsiona a lista de materiais

Um motor de 7,5 kW a 220 V consome aproximadamente 26 A por linha; a mesma saída em 380 V consome aproximadamente 15 A. Contatores, cabos, prensa-cabos e relé de sobrecarga são todos comprados contra o valor de 220 V. É o item de linha que mais surpreende os compradores iniciantes de equipamentos trifásicos de 220 V.

O método inicial é restrito

Um motor que já está funcionando em delta a 220 V não pode usar partida estrela-triângulo, porque reconectá-lo em estrela reduz a tensão da bobina de fase para 127 V e reduz o torque de partida para cerca de um terço. A partida direta em linha em 220 V puxa de seis a oito vezes a corrente nominal, o que em uma fonte fraca aparece como uma queda de tensão que afeta os equipamentos vizinhos. Um soft starter ou VFD é a resposta prática.

A classe de eficiência é mais importante em 220 V

A IEC 60034-30-1 classifica motores de linha de IE1 a IE4. Subir de classe reduz as perdas dentro do motor e, como a corrente da linha é 1,73 vezes maior em 220 V do que em 380 V para a mesma saída, as perdas no cabo aumentam com o quadrado dessa corrente. Na UE, o regulamento 2019/1781 exige o IE3 como mínimo para a maioria dos novos motores de 0,75–1000 kW desde julho de 2021, e o IE4 é cada vez mais especificado para serviço contínuo.

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  • Ajuste o relé de sobrecarga para a corrente delta na placa, nunca para a corrente estrela.
  • Verifique a frequência: um motor de 50 Hz com alimentação de 60 Hz funciona cerca de 20% mais rápido e deve ver cerca de 20% mais tensão, caso contrário o torque cai.
  • Confirme a redução da classificação ambiente e de altitude. As classificações padrão geralmente assumem 40 °C ambiente e até 1000 m.
  • Para serviços externos ou de lavagem, IP55 é a linha de base usual; verifique a junta da caixa de terminais e o bujão de drenagem.

Onde os motores trifásicos de 220 V são usados – e onde eles falham

Em 220 V trifásico, o serviço típico é pequeno, mas contínuo: bombas de circulação e fan coils, acionamentos de bancada e de máquinas-ferramenta, pequenos transportadores, linhas têxteis e de impressão, compressores de oficina e bombas de drenagem portáteis. Estas são exatamente as funções abrangidas pelo bomba e perfil de serviço HVAC , onde um motor trifásico de 220 V geralmente aciona uma bomba centrífuga ou um ventilador com uma demanda modesta de torque de partida.

Onde o ambiente acrescenta risco, a escolha da família do motor é mais importante do que a tensão. Poeira, vapor de solvente, pó de grãos ou vapor de combustível movem a especificação para a faixa à prova de explosão, regida pela IEC 60079 para equipamentos para áreas perigosas. Terminais, caminhos de chama e marcações na placa de identificação diferem de uma máquina padrão.

As funções de frenagem e mudança de velocidade seguem a mesma lógica. Um motor-freio para segurar uma carga ou parar um transportador, um motor de duas velocidades para um processo de duas etapas ou um motor-freio combinado de frequência variável para posicionamento rápido resolvem, cada um, um problema que um motor de uso geral não consegue.

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Figura 1: Vista isométrica de um motor de indução trifásico e sua caixa de ligação

Caixa de terminais Aletas de resfriamento Eixo Capa de ventilador Base de montagem

Perguntas frequentes

Q1. Um motor trifásico de 380 V pode funcionar com trifásico de 220 V?

Somente se a placa de identificação mostrar uma classificação dupla, como 220/380 V. Reconecte o enrolamento em delta e o motor desenvolverá torque e potência nominais completos a 220 V, com a corrente de linha aumentando por um fator de 1,73.

Q2. Qual é a diferença entre um motor trifásico de 220 V e um motor monofásico de 220 V?

Um motor monofásico de 220 V funciona diretamente a partir de uma fonte de dois fios e precisa de um capacitor ou de um pólo sombreado. Um motor trifásico de 220 V necessita de três linhas de 220 V entre fases e não possui capacitor de partida.

Q3. Como você conecta um motor trifásico de 220 V em delta?

Conecte U1 a W2, V1 a U2 e W1 a V2 e, em seguida, alimente as três fases a U1, V1 e W1. A caixa de terminais está marcada com as seis extremidades do enrolamento e os dois padrões de ligação.

Q4. Qual tamanho de VFD eu preciso para operar um motor trifásico de 220 V a partir de 220 V monofásico?

Combine a saída trifásica do inversor com a corrente de carga total do motor em 220 V e, em seguida, confirme se o inversor aceita entrada monofásica nessa classificação. A corrente de entrada monofásica é aproximadamente 1,7 a 2 vezes a corrente do motor.

Q5. Quanta corrente um motor trifásico de 220 V consome?

Cerca de 1,73 vezes a corrente de 380 V para a mesma saída. Um motor de 7,5 kW consome aproximadamente 26 A a 220 V, contra aproximadamente 15 A a 380 V, portanto, cabos e contatores devem ser escolhidos para valores maiores.

Q6. O que significam IE3, IP55 e S1 em uma placa de identificação de motor de 220 V?

IE3 é a classe de eficiência conforme IEC 60034-30-1, IP55 é a proteção do gabinete contra poeira e jatos de água e S1 significa serviço contínuo. Todos os três afetam se o motor é adequado à aplicação.


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