Motor síncrono e assíncrono: diferenças, funcionamento e aplicações industriais

Em ambientes industriais cada vez mais pressionados por ganhos de produtividade, redução de consumo energético e maior confiabilidade operacional, a escolha do motor elétrico deixou de ser um detalhe de projeto e passou a impactar diretamente o desempenho da máquina, o custo operacional e a vida útil do sistema. 

Problemas como variação indesejada de velocidade, baixo rendimento em carga parcial, dificuldades no controle de torque ou consumo excessivo de energia são, muitas vezes, consequência direta de uma seleção inadequada do tipo de motor.

Nesse contexto, compreender as diferenças entre motor síncrono e motor assíncrono torna-se essencial para projetistas, integradores e equipes de manutenção que atuam com máquinas industriais, sistemas de automação e controle de movimento. 

Cada tecnologia apresenta comportamentos distintos em termos de velocidade, eficiência, fator de potência e dinâmica.

Ao longo deste conteúdo, será apresentada uma análise técnica e comparativa entre motores síncronos e assíncronos, abordando seu funcionamento, características operacionais, vantagens, limitações e aplicações industriais típicas, com o objetivo de apoiar uma decisão técnica mais assertiva e alinhada às exigências da indústria moderna.

O que é um motor AC?

Um motor AC é um motor elétrico alimentado por corrente alternada, responsável por converter energia elétrica em energia mecânica de rotação. O princípio básico de funcionamento está na geração de um campo magnético girante no estator, que interage com o rotor, produzindo torque do motor.

Os motores AC são predominantes na indústria devido à sua robustez, ampla faixa de potências e compatibilidade com sistemas de controle. 

Dentro dessa categoria estão os motores síncronos e assíncronos, que se diferenciam pela forma como o rotor acompanha o campo magnético do estator.

Como funciona o motor síncrono

O motor síncrono funciona com o rotor girando exatamente na mesma velocidade do campo magnético girante do estator, chamada de velocidade síncrona. Essa velocidade depende apenas da frequência da alimentação elétrica e do número de pólos do motor.

O rotor possui um campo magnético próprio, que pode ser gerado por ímãs permanentes ou por excitação elétrica em corrente contínua. Esse campo “trava” no campo do estator, eliminando o escorregamento.

Estrutura e componentes do motor síncrono

A estrutura do motor síncrono é projetada para garantir a interação precisa entre os campos magnéticos do estator e do rotor, condição essencial para o funcionamento em sincronismo. 

Embora existam variações construtivas conforme a aplicação (industrial, servo, alta potência), os componentes fundamentais seguem o mesmo princípio.

• Estator: parte fixa do motor e tem função semelhante à de outros motores AC. Composto por um núcleo laminado em aço-silício, que reduz perdas por correntes parasitas, enrolamentos trifásicos, alimentados em corrente alternada, responsáveis por gerar o campo magnético girante e carcaça com função mecânica, térmica e de proteção IP

O campo magnético criado no estator define a velocidade síncrona, determinada pela frequência elétrica e pelo número de polos do motor.

• Rotor: elemento que diferencia o motor síncrono do assíncrono. Ele possui um campo magnético próprio com ímãs permanentes (PMSM), geralmente de terras raras), oferecendo alta eficiência, elevada densidade de torque e resposta dinâmica rápida.

O rotor não depende de indução para gerar torque, o que elimina o escorregamento.

• Eixo, rolamentos e sistema mecânico: transmite o torque gerado pelo motor à carga. Os Rolamentos garantem alinhamento, baixo atrito e estabilidade mecânica e ventilação pode ser natural ou forçada, dependendo da potência e do regime de operação.

Esses componentes influenciam diretamente a vida útil, o nível de vibração e a capacidade de carga do motor.

• Sistema de controle e realimentação: na maioria das aplicações industriais atuais, o motor síncrono opera associados a um Inversor de frequência ou servo drive e possuem sensores de posição ou velocidade (encoder).

Esse conjunto garante a partida em sincronismo, o controle preciso de torque, velocidade e posição, além da proteção elétrica e térmica do motor.

Essa arquitetura é o que permite ao motor síncrono operar com velocidade constante, alta eficiência e elevado nível de controle, características que o diferenciam claramente do motor assíncrono e justificam seu uso em aplicações de maior exigência técnica.

Características operacionais do motor síncrono

O motor síncrono opera a uma velocidade constante e exata, independente da carga (até o limite de sincronismo). 

• Permite ajustar o fator de potência do motor (indutivo) por meio da regulação da excitação, influenciando diretamente a qualidade da energia e o custo global da instalação elétrica.
• Não possui torque de partida intrínseco, exigindo métodos auxiliares. 
• Oferece alta eficiência e precisão de velocidade, contribuindo para a qualidade da energia, em geral classificados em Classes IE3, IE4 e IE5.

Como funciona o motor assíncrono

O motor assíncrono, também chamado de motor de indução trifásico, funciona porque o estator cria um campo magnético girante que induz correntes no rotor, gerando torque por indução eletromagnética. 

Diferente do motor síncrono, o rotor gira sempre um pouco mais devagar que o campo do estator, e essa diferença, chamada escorregamento (slip), é justamente o que permite a indução das correntes no rotor e a produção de torque.

Estrutura e componentes do motor assíncrono

A estrutura de um motor assíncrono é composta principalmente por duas partes: o estator e o rotor. 

Estator do motor assíncrono

• Parte fixa do motor, composta por núcleo laminado com ranhuras e enrolamentos trifásicos.
• Quando alimentados em corrente alternada, esses enrolamentos geram o campo magnético girante responsável pela indução no rotor.

Rotor do motor assíncrono

O rotor é a parte giratória e pode ser de dois tipos principais: gaiola de esquilo ou rotor bobinado. 

• O rotor gaiolo de esquilo é o mais comum e consiste em barras condutoras (geralmente de alumínio ou cobre) embutidas em um núcleo laminado, com as extremidades curto-circuitadas por anéis. 
• O rotor bobinado possui enrolamentos semelhantes aos do estator, conectados a anéis coletores e escovas, permitindo a inserção de resistências externas para controle de partida e velocidade. 

Ambos os tipos de rotor são montados em um eixo que transmite a energia mecânica.

Características operacionais do motor assíncrono

O motor assíncrono se destaca por operar de forma robusta, simples e com baixo custo de manutenção, o que explica sua ampla utilização em aplicações industriais. 

A velocidade do rotor é sempre ligeiramente menor que a velocidade síncrona do campo magnético do estator, e essa diferença, chamada escorregamento, é essencial para que haja indução de corrente no rotor e geração de torque.

Em operação em vazio, o escorregamento é muito pequeno (tipicamente na faixa de 1 a 2%), aumentando conforme cresce a carga aplicada ao eixo. 

À medida que a carga aumenta, a corrente induzida no rotor também cresce, elevando o torque desenvolvido até um valor máximo conhecido como torque de ruptura; acima desse ponto o motor perde estabilidade e não consegue manter a rotação. 

Esse comportamento torna o motor assíncrono naturalmente adaptável a variações de carga, com pequena variação de velocidade, característica muito valorizada em máquinas e processos industriais.

Diferença entre velocidade síncrona e de escorregamento

Fizemos essa pergunta ao Engenheiro Elétrico Antônio Araujo, diretor comercial da Kalatec Automação:

“A velocidade síncrona é a velocidade de rotação do campo magnético do estator. Já o escorregamento é a diferença entre essa velocidade síncrona e a velocidade real do rotor, isso ocorre nos motores assíncronos.”

Podemos concluir que a principal diferença está na velocidade do rotor é a velocidade mecânica efetiva do eixo do motor.
Ela pode ser:

• Igual à velocidade síncrona → motor síncrono
• Inferior à velocidade síncrona → motor assíncrono
  

Comparação técnica detalhada entre motores síncronos e assíncronos

A comparação técnica entre motores síncronos e motores assíncronos deve considerar não apenas o princípio de funcionamento, mas também os impactos práticos em controle de movimento, eficiência energética, comportamento dinâmico, custo e manutenção. 

A seguir está uma análise objetiva, orientada à engenharia industrial.

Comparação de eficiência energética

• Motor síncrono
  • Eficiência elevada, especialmente em versões com ímãs permanentes
  • Motores de ímã permanente e servomotores atingem IE4 e IE5
  • Menores perdas térmicas no rotor
  • Excelente desempenho em cargas parciais
• Motor assíncrono
  • Boa eficiência em carga nominal
  • Amplamente disponíveis nas classes IE2, IE3 e IE4
  • Perdas adicionais associadas às correntes induzidas no rotor
  • Eficiência reduzida em cargas leves

Para operação contínua e economia de energia, o motor síncrono apresenta vantagem.

Comparação do fator de potência

• Motor síncrono
  • Fator de potência ajustável
  • Pode operar unitário ou capacitivo (em motores excitados)
  • Contribui para compensação reativa da planta
• Motor assíncrono
  • Fator de potência naturalmente indutivo
  • Baixo em vazio e moderado em carga nominal
  • Pode exigir bancos de capacitores ou compensação eletrônica

Um fator de potência melhor resulta em menores perdas no sistema elétrico como um todo, não apenas no motor.

Torque de partida e comportamento dinâmico

• Motor síncrono
  • Normalmente requer inversor ou servo drive
  • Partida e sincronismo controlados eletronicamente
  • Necessita sensores de posição em aplicações de precisão
• Motor assíncrono
  • Pode partir diretamente da rede
  • Controle simples em aplicações básicas
  • Excelente compatibilidade com inversores de frequência

Motores assíncronos são mais simples; síncronos exigem maior nível de controle.

Controle via inversores de frequência

O inversor de frequência (VFD) é o principal elemento de controle de motores AC na indústria moderna. Ele permite variar velocidade, torque e sentido de rotação por meio do ajuste da frequência e da tensão aplicadas ao motor, além de incorporar funções avançadas de proteção, diagnóstico e eficiência energética.

Controle de motores assíncronos via inversor

No motor assíncrono, o inversor melhora significativamente o desempenho operacional:

• Controle contínuo de velocidade
• Partidas e paradas suaves
• Redução da corrente de partida
• Ajuste do torque conforme a carga

Modos de controle mais comuns:

• V/f escalar: simples, robusto e econômico
• Controle vetorial (sensorless ou com encoder): maior precisão de torque e velocidade

O inversor compensa o escorregamento e melhora o comportamento dinâmico, aproximando o desempenho do motor assíncrono ao de sistemas mais sofisticados.

Controle de motores síncronos via inversor

Para motores síncronos, o inversor deixa de ser apenas um recurso opcional e passa a ser parte essencial do sistema:

• Garante a partida em sincronismo
• Controla torque e velocidade com alta precisão
• Gerencia a excitação (quando aplicável)
• Permite operação em baixas rotações com torque elevado

Em motores síncronos de ímã permanente (PMSM) e servomotores, o controle é tipicamente vetorial, com uso de sensores de posição (encoder ou resolver).

Aplicações industriais típicas

A escolha entre motor síncrono e motor assíncrono está diretamente relacionada às exigências da aplicação, como precisão de velocidade, comportamento dinâmico, eficiência energética, robustez e custo total de operação. Abaixo estão as aplicações industriais mais comuns para cada tecnologia.

Aplicações motores assíncronos

Principais aplicações:

• Bombas para água e saneamentos
• Transportadores de correia e roletes
• Moinho de bolas industrial
• Lavadoras industrial
• Máquina de cardagem

Segundo Engenheiro Araujo: quando associado a inversores de frequência: 

“O motor assíncrono também é amplamente empregado em sistemas de vazão variável, processos com controle de velocidade moderado e aplicações de torque constante ou quadrático.”

Aplicações típicas do motor síncrono

O motor síncrono é indicado para aplicações que exigem velocidade constante, alta eficiência energética e controle preciso de movimento. Seu uso é comum em sistemas com eletrônica de controle dedicada.

Principais aplicações:

• Servomotores industriais
• Máquinas CNC e centros de usinagem
• Robôs industriais
• Linhas de embalagem e montagem de alta precisão
• Máquinas de envase e sincronismo.

Quando escolher motor síncrono ou assíncrono?

A escolha entre um motor síncrono e um motor assíncrono depende das necessidades específicas da aplicação, considerando fatores como precisão de velocidade, eficiência, fator de potência, custo e complexidade de controle.

Escolha o motor assíncrono (de indução) quando:

• A aplicação não exige precisão rigorosa de velocidade
• Pequenas variações de rotação são aceitáveis
• O processo é contínuo e estável
• A robustez mecânica é prioridade
• O custo inicial precisa ser reduzido
• A manutenção deve ser simples
• O controle pode ser básico ou via inversor VFD padrão

Escolha o motor síncrono quando:

• A velocidade precisa ser constante e precisa
• Há necessidade de sincronismo entre eixos
• O controle de torque e posição é crítico
• A eficiência energética é fator decisivo
• O fator de potência da planta precisa ser melhorado
• A aplicação exige alto desempenho dinâmico
• O sistema utiliza servo drive ou controle vetorial avançado

Conclusão

Compreender qual a diferença entre motor síncrono e assíncrono é fundamental para evitar decisões baseadas apenas em custo ou hábito técnico. 

Como visto ao longo deste artigo, a escolha correta do motor impacta diretamente eficiência energética, controle de movimento, confiabilidade operacional e custo total de operação da máquina ou do processo industrial.

Na prática, não existe um motor universalmente superior. O motor assíncrono é altamente robusto, versátil e econômico, sendo a solução ideal para grande parte das aplicações industriais convencionais. 

Já o motor síncrono se destaca quando o projeto exige precisão, alto desempenho dinâmico, eficiência elevada e controle avançado.

É justamente nesse ponto que a Kalatec se diferencia. Com ampla experiência em motores elétricos síncronos e assíncronos, servomotores, inversores de frequência e sistemas de controle de movimento, a Kalatec atua de forma consultiva e técnica, avaliando cada aplicação de maneira individual.

Mais do que fornecer produtos, a Kalatec entrega soluções de acionamento industrial baseadas em conhecimento técnico, experiência prática e compromisso com o resultado do cliente.