Dimensionar para troca de Capacitor de Ventilador de mesa.

[Felipe Freitas FIgueiredo]

Ola bom dia a todos. Estou com a intenção de trocar um capacitor de um ventilador mondial que já não esta dando conta de refrescar um quarto aqui de casa. quando ele veio NOVO dava conta. porém com o tempo tenho percebido que ele vem "broxando" (heheh) o Original dele e um CBB61 de 5uf +-5% 400vac(bivolt) 25/70/21(creio que seja a temperatura de funcionamento dele essas numerações) eu tenho um outro capacitor CBB61 de 6uf+-5% 250vac(127) 40/85/21. esse era de um outro mondial que era melhor que esse. Mais forte.
sei que tem uma pequena tolerância na troca desses capacitores. A pergunta é se posso fazer essa troca com "segurança" e quais possíveis problemas que podem ocorrer? quero por os pros e contras pra saber se vale a pena "força um pouco mais o motor com esse capacitor se a diferença caber dentro da margem de "segurança"

[GuilhermeGB]

Se o seu problema realmente for capacitor, essa pequena diferença não deve ser letal para o motor para utilizar temporariamente até encontrar um outro de 5uF.

[Renato.88]

As vezes é só sujeira freiando o motor.... 

De uma limpeza primeiro e uma engraxada nas buchas. 

 

Quanto ao capacitor, se realmente for ele esse de 6uF não tem problema colocar, a diferença é pouca. 

[alexandre.mbm]

Em 02/03/2024 às 14:33, Renato.88 disse:

Quanto ao capacitor, se realmente for ele esse de 6uF não tem problema colocar, a diferença é pouca.

 

Qual seria um bom critério para determinar o que é pouco ou muito? Eu gostaria de conhecer como a capacitância faz o serviço dela no projeto do ventilador.

[Renato.88]

23 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Qual seria um bom critério para determinar o que é pouco ou muito?

Não só na eletrônica, em outras áreas também existe uma coisa chamada tolerância. 

Dependendo do que ela pode variar, onde um valor máximo aceitável na maioria das coisas é de 20%.

 

Na situação apresentada, temos exatamente esse valor de 5 para 6uF temos exatamente um valor de 20%, ou seja "o limite". 

 

E aí você me pergunta:

De onde saiu esses 20%? 

 

Baseado em informações presentes em muitas coisas você vai encontrar esse valor, raras vezes um pouco mais e muitas vezes um pouco menos. 

Em manuais de qualquer coisa, datasheets de componentes, nos próprios componentes eletrônicos ou em outro tipo de peça que nem sequer seja de eletrônica, a tolerância de tensão de alimentação de qualquer coisa elétrica etc. 

Vai encontrar um valor que seja exato ou uma média que esteja perto dessa tolerância. 

 

Claro que não vamos envolver os equipamentos de precisão nesse assunto ou então coisas que precisam de uma frequência exata para funcionar. 

Há de se usar o bom senso seja na eletrônica ou em outras áreas, para fazer certas coisas, quem está mexendo tem que saber com o que está lhe dando. 

[alexandre.mbm]

2 horas atrás, Renato.88 disse:

Há de se usar o bom senso, seja na eletrônica ou em outras áreas. Para fazer certas coisas, quem está mexendo tem que saber com o que está lidando.

 

E foi com a intenção de obter esse conhecimento que eu participei. Sua resposta tem um valor prático, mas não apresenta o objeto com o qual estamos lidando.

 

Encontrei este vídeo:

 

 

Ele ainda carece de explicações.

 

Por que não produz torque?

Qual seria o gráfico da defasagem?

Afinal, como aquele torque é produzido?

 

Como a capacitância alteraria torque, defasagem e gráfico?

[.if]

Não vi o Vídeo. Mas pelo esquema inicial suponho que existe um cálculo do capacitor pra que haja equilíbrio das correntes. Algo como com o valor das L's em mãos, calcula-se o C pra que as I's do principal e auxiliar sejam iguais.

3 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Afinal, como aquele torque é produzido?

Isso eu quase sei... aquela configuração e disposição das bobinas cria um campo eletromagnético girante. O capacitor + bobina auxiliar faz simular uma 3ª fase e fica algo como um motor trifásico. Pesquise "como funciona um motor trifásico" (sem link pra você )

 

Em tempo.. este era um dos motivos pelo qual Thomas Edson odiava a corrente alternada. Ele não sabia fazer e/ou tinha preguiça de entender os cálculos. .. Sério! ..

[GuilhermeGB]

5 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Por que não produz torque?

O torque é produzido por um campo magnético girante. Um campo magnético girante é um campo magnético resultante quando se tem mais de um campo magnético defasado entre si. Esse campo induz uma corrente no rotor que tende a "perseguir" o campo magnético girante. Motores monofásicos naturalmente não conseguem produzir campo magnético girante porque trabalham com tensão monofásica, então é necessário criar uma defasagem virtual de 90º em uma bobina de sombreamento em série com um capacitor. Lembrando que um capacitor defasa a tensão alternada em 90º, e um indutor defasa a corrente alternada em 90º.

 

As setas pretas da imagem abaixo indicam o sentido do campo resultante, e as setas azul e vermelha indicam dois campos defasados em 90º:

 

 

Um motor trifásico não precisa de capacitor, porque as três fases da rede são defasadas em 120º entre si, e eles trabalham de forma bem mais eficiente que motores monofásicos. Pra você ver mais ou menos como funciona na prática um motor trifásico:

 

[alexandre.mbm]

@GuilhermeGB , acima você fez uma diferenciação entre defasagem de tensão e defasagem de corrente. Por gentileza, confronte com o que tento aproveitar de Burgos, Kakuno e Ronaldo. Por ali eu entendo que defasagem, nas explicações, é sempre na potência, sendo mais fácil nortear-se pela corrente.

 

Update

 

A demanda do @Felipe Freitas FIgueiredo é muito interessante. Tenho encontrado demonstrações de cálculo com a reatância indutiva, mas que não consigo aplicar aos ventiladores domésticos. Pois esses vem etiquetados com informação de potência, não de corrente, e a Lei de Ohm não tem confirmado aqueles ensinos.

 

Afastando-se da teoria e conversando com a prática, temos este curioso vídeo-dica:

 

 

Eu não faço ideia de onde o cara tirou essa constante = 10. Quero descobrir!

[GuilhermeGB]

@alexandre.mbm você precisaria ter o esquema do motor com os valores de cada bobina pra conseguir fazer um calculo mais preciso. O capacitor é calculado com para compensar a reatância indutiva da bobina auxiliar, e pra saber esse valor de reatância indutiva, primeiro você precisa saber qual é o valor de indutância dela. A divisão por 10 aí também não sei de onde foi tirada, provavelmente de um método empírico. 

[alexandre.mbm]

10 minutos atrás, GuilhermeGB disse:

você precisaria ter o esquema do motor com os valores de cada bobina, para conseguir fazer um cálculo mais preciso

 

Você gostaria de nos brindar com um exemplo de ventilador fictício?

 

 

14 minutos atrás, GuilhermeGB disse:

pra saber esse valor de reatância indutiva, primeiro você precisa saber qual é o valor de indutância dela [da bobina auxiliar]

 

Completo o pedido: que tal uma demonstração com uma indutância fictícia?

[GuilhermeGB]

@alexandre.mbm então, cara, eu fiz faculdade alguns anos atrás, mas eu só lidei com alguns exemplos teóricos básicos na época. A materia de motores na faculdade é muito mais focada nos motores trifásicos, que são mais eficientes e mais amplamente utilizado na industria. Motores monofásicos a gente vê de forma bem superficial, porque geralmente são motores de "baixa potência", para aplicações domésticas ou comerciais em mais baixo nível.

 

Eu confesso pra você que eu só lembro um pouco da teoria básica sobre esse assunto, um tempo atrás eu estava até com a ideia de voltar a estudar mais profundamente sobre o assunto de máquinas, incluindo motores monofásicos. Mas vou deixar um exemplo aqui tirado do livro do Fitzgerald, pra você ver mais ou menos como seria o cálculo:

 

 

13 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

O que dá pra entender nesse esquema aí é que a s diversas bobinas do motor são projetas para que, quando não estão em série com a bobina principal, elas ficam em série com a bobina auxiliar (conforme a velocidade selecionada na chave). Sabendo os valores de resistência e indutância de cada uma das bobinas, você poderia criar três circuitos simples representando as três posições da chave e calcular individualmente. O motor precisaria ser projetado com o objetivo de que o capacitor utilizado consiga atender os três tipos de circuito.

[Jânio Mima]

@alexandre.mbm

Em 22/05/2024 às 02:58, alexandre.mbm disse:

 

Qual seria um bom critério para determinar o que é pouco ou muito? Eu gostaria de conhecer como a capacitância faz o serviço dela no projeto do ventilador.

você escreveu la em cima que é de 5uf +-5% …. Esse 5% é a variação que você tem … 

[alexandre.mbm]

Hoje o GPT-4 Omni, durante suas gratuidades, conseguiu me explicar uma simplificação para o quê está sendo ensinado no livro postado por @GuilhermeGB. A parte imaginária dos números complexos pode ser desprezada. 

 

O objetivo daqueles cálculos é cancelar a reatância indutiva da bobina auxiliar, com a reatância capacitiva do capacitor de partida, para obter a fase correta das correntes.

 

Na estratégia, as duas reatâncias são praticamente igualadas, garantindo-se a quadratura das correntes. Ou seja, que haja uma diferença de 90º entre as correntes. Não é que um adiantamento no capacitor vá compensar um atraso no indutor. O projeto do motor requer a chamada quadratura, a qual, segundo entendi, provocará o campo girante. Quero dizer: não é alinhar as fases, é distanciá-las em quase exatos 90º. A fala de Burgos havia me sugestionado erroneamente um alinhamento, e eu estava com uma pulga atrás da orelha. Ou ele errou ou eu não o entendi.

 

A simplificação com a retirada dos imaginários funciona bem por que a resistência nas bobinas desses motores é pequena, podendo ser desprezada.

 

Se por um lado o GPT 3.5 enche um pouco de linguiça, por outro, na ausência do irmão, conseguiu me transmitir critérios de observação para o ajuste do capacitor. Partida fraca provoca aquecimento. Partida muito forte, também.

 

Não hoje, nem sei quando, ainda vou testar as fórmulas, com números complexos e sem, em um ventilador concreto.

[GuilhermeGB]

10 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Não é que um adiantamento no capacitor vá compensar um atraso no indutor. O projeto do motor requer a chamada quadratura, a qual, segundo entendi, provocará o campo girante. Quero dizer: não é alinhar as fases, é distanciá-las em quase exatos 90º.

Sim, realmente é isso mesmo, anteriormente eu estava dizendo que seria pra compensar somente a bobina auxiliar, mas estava errado.

 

No passado eu já tentei, apenas por curiosidade, fazer alguns cálculos com esses motores de ventilador. Mas eu vi que eu precisaria medir individualmente as bobinas e na época eu não tinha um medidor de indutância, então deixei de lado. Atualmente eu tenho um testador de componentes/osciloscópio portátil que comprei na China que é capaz de medir indutância (só não sei o quanto ele é preciso), quando tiver um tempo eu vou pegar um motor e fazer algumas medições.

[GuilhermeGB]

Só pra atualizar, eu fiz a medida aqui em dois motores diferentes, um motor de máquina de lavar e um de ventilador. Eu comecei fazendo as medições e cálculos com o motor de ventilador, mas os resultados não batiam, então decidi pegar um motor mais simples (que não tenha esse tanto de bobinas) pra fazer o teste, e o cálculo ficou mais próximo do capacitor usado na realidade.

 

O motor do ventilador que usei foi da Britânia, mas eu notei algo estranho que talvez indique que ele não siga o esquema igual ao do desempenho acima. O ventilador Britânia tem o fio preto do chicote como comum, o branco para maior velocidade, o amarelo para velocidade média e vermelho para velocidade baixa. Removi o capacitor do ventilador, descobri qual seria o fio que vinha da entrada de energia e qual era o fio que ligava direto na bobina. Os resultados:

 

Entre o preto e o branco = 0,13 H / 43,8 Ohm

Entre o branco e o amarelo = 3,52 mH / 10,4 Ohm

Entre o amarelo e o vermelho = 6,21 Ohm (nada de indutância)

Entre o vermelho e a conexão do capacitor = 81 mH / 43,5 Ohm

 

Agora vem a parte curiosa:

 

Entre o branco e o vermelho (supostamente em série) = 8,85 mH / 16,5 Ohm

Entre o amarelo e a conexão do capacitor (supostamente em série) = 98,72 mH / 49,6 Ohm

 

Nos dois casos resultaria que a conexão entre o amarelo e vermelho teria os 6,1 Ohm de resistência, mas as diferenças nos valores de indutância não batem (8,85 - 3,52 = 5,53 mH / 98,72 - 81 = 17,52 mH).

 

Agora medindo os circuitos equivalentes para as 3 rotações:

 

Velocidade 1

Principal =  0,13 H / 43,9 Ohm (43,9 + j49 Ohm)

Auxiliar = 12,12 mH / 61,1 Ohm (61,1 + j4,6 Ohm)

 

Velocidade 2

Principal = 0,14 H / 55,3 Ohm (55,3 + j52,8 Ohm)

Auxiliar = 99 mH / 49,6 Ohm (49,6 + j37,3 Ohm)

 

Velocidade 3

Principal = 36,2 mH / 61,4 Ohm (61,4 + j13,7 Ohm)

Auxiliar = 80,6 mH / 43,8 Ohm (43,8 + j30,4 Ohm)

 

Calculei 44 uF, 30 uF e 36 uF, respectivamente, para cada velocidade. O capacitor original é 10 uF, então passou longe...ou seja, tem alguma ligação diferente nesse motor, pra descobrir só abrindo o motor e investigando melhor a ligação das bobinas.

 

Agora com o motor da lavadora que é bem mais simples, deu:

 

Principal = 38,7 mH / 32 Ohm (32 + j14,6 Ohm)

Auxiliar = 42,7 mH / 38 Ohm (38 + j16,1 Ohm)

 

Capacitor calculado = 27 uF (arredondando)

Capacitor original = 30 uF

[alexandre.mbm]

@GuilhermeGB , curti primeiro, pra entender depois! 

 

O que exatamente significa você escrever "38,7 mH / 32 Ohm (32 + j14,6 Ohm)"?

[GuilhermeGB]

@alexandre.mbm primeiro eu medi os valores de indutância e resistência, entre parênteses a conversão da impedância complexa, resistência (parte real) + reatância (parte imaginária). A reatância de um indutor é dada pela indutância multiplicada pela frequência angular da rede elétrica em rad/s (2*pi*60).