Motor de indução

Um motor de indução, também designado por motor assíncrono, é uma máquina elétrica em que o campo magnético rotativo dos enrolamentos fixos induz correntes elétricas no rotor, e essas correntes geram, por sua vez, o magnetismo do próprio rotor. Existe porque oferece uma forma notavelmente simples e robusta de converter energia elétrica em movimento de rotação sem qualquer íman permanente, escovas ou metais de terras raras. Demonstrado pela primeira vez por Nikola Tesla e Galileu Ferraris na década de 1880, tornou-se a máquina de eleição da indústria e regressou ao primeiro plano nos automóveis de passageiros quando a Tesla o escolheu para o Model S original.

O princípio assenta na indução eletromagnética. A corrente alternada trifásica fornecida aos enrolamentos do estator produz um campo magnético que percorre o motor a uma velocidade definida pela frequência da alimentação. O rotor, normalmente uma «gaiola de esquilo» de barras de alumínio ou de cobre curto-circuitadas em cada extremidade, encontra-se no interior deste campo. Como o rotor gira ligeiramente mais devagar do que o campo, as linhas de campo cortam as barras e induzem nelas correntes; essas correntes induzidas geram um campo próprio, que o campo do estator arrasta consigo. Esta diferença de velocidade entre o campo e o rotor designa-se por escorregamento e é essencial: sem escorregamento não haveria corrente induzida nem binário.

Para o condutor e para o veículo, o atrativo do motor de indução reside na durabilidade e no custo. Sem ímanes suscetíveis de se desmagnetizarem e com um rotor que pouco mais é do que uma peça fundida, tolera bem o calor e as rotações elevadas, sendo barato de fabricar a partir de materiais abundantes. Uma vantagem prática adicional é que, quando o inversor deixa de energizar o estator, o rotor não conserva magnetismo próprio e, por isso, praticamente não oferece resistência. O motor pode girar livremente em roda-livre, evitando as perdas parasitas que uma máquina de ímanes permanentes sofre quando roda sem alimentação.

Esta capacidade de girar em roda-livre explica por que razão os motores de indução surgem frequentemente no eixo dianteiro de automóveis elétricos de dois motores e tração integral. O automóvel circula com um motor de ímanes permanentes mais eficiente no eixo traseiro e recorre ao motor de indução apenas para obter tração ou aceleração adicionais, deixando-o rodar com perdas desprezáveis no restante tempo. As variantes diferem sobretudo no material do rotor e na conceção dos enrolamentos, sendo que as versões com rotor de cobre sacrificam um pouco de custo em troca de maior eficiência.

O principal inconveniente é a eficiência sob cargas leves e constantes. Manter o campo do rotor exige induzir correntes continuamente, o que provoca aquecimento resistivo no rotor, pelo que um motor de indução é geralmente alguns pontos percentuais menos eficiente do que um motor de ímanes permanentes comparável na condução suave do dia a dia. Pode ainda ser ligeiramente maior e mais pesado para uma dada potência. O seu comportamento é inteiramente governado pelo inversor, que define a frequência e a amplitude da corrente fornecida, pelo que os dois componentes devem ser considerados em conjunto, como um único sistema de propulsão, e não isoladamente.