443906115-Motores-Eletricos

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<p>MMMMOTORESOTORESOTORESOTORES ELÉTRICOSELÉTRICOSELÉTRICOSELÉTRICOS</p><p>Flávio Roberto Chiapetti</p><p>REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA</p><p>Catálogo de motores elétricos de corrente alternada WEG</p><p>NOÇÕES FUNDAMENTAIS</p><p>� Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia</p><p>elétrica em energia mecânica.</p><p>� Motor CC Possui um custo mais elevado e precisam de uma</p><p>fonte de corrente contínua. Podem funcionar com velocidade</p><p>ajustável entre amplos limites e prestam a controle de grandeajustável entre amplos limites e prestam a controle de grande</p><p>flexibilidade e precisão. Seu use é restrito a casos especiais</p><p>que compensam o custo elevado da instalação e manutenção.</p><p>� Motores de CA são os mais utilizados, de baixo custo de</p><p>instalação e manutenção. Podem ser:</p><p>a) Síncrono: Sua velocidade é constante, utilizado somente</p><p>para grandes potências – devido ao seu alto custo empara grandes potências – devido ao seu alto custo em</p><p>tamanhos menores – ou quando se necessita de velocidade</p><p>invariável.</p><p>b) Assíncronos: Funciona normalmente com uma velocidade</p><p>constante, que varia ligeiramente com a carga mecânica</p><p>aplicada ao eixo. Motor robusto e de baixo custo, sendo</p><p>adequado para quase todos os tipos de máquinas .</p><p>PLACA DE IDENTIFICAÇÃO:</p><p>� O primeiro número indica em quantas fases que</p><p>o motor é ligado:</p><p>3 = trifásico3 = trifásico</p><p>1 = monofásico</p><p>� Obs: O motor monofásico pode ser ligado em duas</p><p>fases (bifásico), desde que respeitado a tensão</p><p>nominal de funcionamento.</p><p>� O símbolo ~ indica que o motor é AC e pode ser O símbolo ~ indica que o motor é AC e pode ser</p><p>ligado direto na rede de alimentação.</p><p>� O segundo número é informações sobre o modelo</p><p>de carcaça do motor, dado pelo fabricante.</p><p>� Indica que o motor é de indução, geralmente é composto</p><p>por duas partes: estator e rotor.</p><p>� O estator é a parte estática, não se movimenta, nele</p><p>temos: temos:</p><p>- Carcaça que é a estrutura do conjunto.</p><p>- Núcleo de chapas de aço magnético, tratadas</p><p>termicamente para reduzir as perdas no ferro.</p><p>- Enrolamento de fio isolado, conhecida por bobinas</p><p>formando o sistema que é ligado a rede elétrica.</p><p>� O rotor é a parte que gira e nele temos:</p><p>- Eixo que transmite a potência mecânica.</p><p>- Núcleo de chapas, idem ao estator.</p><p>- Barras e anéis de curto-circuito, são de alumínio injetado</p><p>sob pressão numa única peça.</p><p>MOTOR DE INDUÇÃO DE GAIOLA</p><p>� Também conhecido por motor gaiola de esquilo,</p><p>cujo o rotor é constituído de um conjunto de</p><p>barras não isoladas e interligadas por anéis de barras não isoladas e interligadas por anéis de</p><p>curto-circuito.</p><p>� O que caracteriza o motor de indução é que só o</p><p>estator é ligado a rede elétrica.</p><p>� As correntes que circulam no rotor são induzidas</p><p>eletromagneticamente pelo estator, por isso</p><p>chama-se de “motor de indução”.chama-se de “motor de indução”.</p><p>� Indica qual é a freqüência e trabalho que o motor opera.</p><p>� A rede elétrica pode ser de 50 Hz ou 60 Hz.</p><p>� Obs:� Obs:</p><p>→ Motores trifásicos bobinados para operarem em 50 Hz</p><p>poderão ser ligados em rede de 60 Hz. Porém:</p><p>- a potência do motor será a mesma;</p><p>- a corrente nominal será a mesma;</p><p>- a corrente de partida diminuirá em 17%;</p><p>- Cp/Cn diminuirá em 17%;</p><p>- Cm/Cn diminuirá em 17%;- Cm/Cn diminuirá em 17%;</p><p>- a velocidade nominal aumentará em 20%.</p><p>→ Motores construídos para operarem em 60 Hz quando</p><p>ligados em 50 Hz sua potência aumentará em 15% para II</p><p>pólos e 20% IV, VI e VIII .</p><p>� Os motores de indução trifásicos com rotor de gaiola são</p><p>classificados em categorias:</p><p>a) Categoria N: Conjugado de partida normal, corrente de</p><p>partida normal, baixo escorregamento. São a maioria dos</p><p>motores e prestam-se ao acionamento de cargas normais, motores e prestam-se ao acionamento de cargas normais,</p><p>como bombas, máquinas operatrizes, ventiladores, etc.</p><p>b) Categoria H: Conjugado de partida alto, corrente de partida</p><p>normal, baixo escorregamento. Usado para cargas que</p><p>exigem maior conjugado na partida, como peneiras,</p><p>transportadores carregadores, cargas de alta inércia,</p><p>britadores, etc.</p><p>c) Categoria D: Conjugado de partida alto, corrente de partida</p><p>normal, alto escorregamento (+5%). Usados em prensas</p><p>excêntricas e máquinas semelhantes, onde a carga apresenta</p><p>picos periódicos. Usados também em elevadores, máquinas</p><p>que necessitam de um conjugado de partida muito alto e</p><p>corrente de partida limitada.</p><p>AS CURVAS CONJUGADO X VELOCIDADE</p><p>CONJUGADO</p><p>� O motor de indução tem conjugado igual a zero à velocidade</p><p>síncrona. À medida que a carga vai aumentando, a rotação do</p><p>motor vai caindo gradativamente, até um ponto em que o</p><p>conjugado atinge o valor máximo que o rotor é capaz de</p><p>desenvolver em rotação normal. Se o conjugado da carga</p><p>aumentar mais, a rotação do motor cai bruscamente, podendo aumentar mais, a rotação do motor cai bruscamente, podendo</p><p>chegar a travar o rotor.</p><p>� Indica a potência mecânica nominal que o motor</p><p>pode desenvolver no eixo.</p><p>� Para converter unidades de potência temos:� Para converter unidades de potência temos:</p><p>- 1 cv = 735,5 W = 0,735 kW = 0,9863 HP</p><p>- 1 cv ≈ 0,75 kW (WEG utiliza na placa).</p><p>- 1 cv ≈ 1 HP (WEG utiliza na placa).</p><p>� Exemplo de conversão – valores da placa:</p><p>� Indica a velocidade nominal que o rotor irá desenvolver –</p><p>velocidade medida na ponta do eixo – onde RPM é Rotações Por</p><p>Minuto.</p><p>� Diz-se que um motor de indução é assíncrono quando o rotor � Diz-se que um motor de indução é assíncrono quando o rotor</p><p>gira numa velocidade diferente da velocidade do campo</p><p>magnético girante, geralmente os RPM do eixo é menor que do</p><p>campo magnético girante.</p><p>� Velocidade síncrona (ns), é a velocidade de rotação do campo</p><p>girante, a qual depende do número de pólos (2p) do motor e da</p><p>freqüência (f) da rede, em hertz. O número de pólos sempre</p><p>será par.</p><p>O cálculo do RPM do campo girante (velocidade síncrona) é � O cálculo do RPM do campo girante (velocidade síncrona) é</p><p>dado pela equação:</p><p>EXEMPLO:</p><p>� Dado um motor de 4 pólos e uma freqüência de 60</p><p>Hz, qual sua velocidade síncrona?</p><p>� Obs: 4 pólos = 2 pares de pólos.� Obs: 4 pólos = 2 pares de pólos.</p><p>Nº de pólos Rotação síncrona por minuto</p><p>60 Hz 50 Hz</p><p>Tabela: Velocidades síncronas</p><p>60 Hz 50 Hz</p><p>2 3 600 3 000</p><p>4 1 800 1 500</p><p>6 1 200 1 000</p><p>8 900 750</p><p>10 720 600</p><p>ESCORREGAMENTO (S):</p><p>� Se o motor gira a uma velocidade diferente da velocidade</p><p>síncrona, ou seja, diferente da velocidade do campo girante, o</p><p>enrolamento do rotor “corta” as linhas de força magnéticas do</p><p>campo e pelas leis do eletromagnetismo, circularão nele</p><p>correntes induzidas.correntes induzidas.</p><p>� Quanto maior a carga, maior terá que ser o conjugado</p><p>necessário para acioná-la. Para obter o conjugado, terá que</p><p>ser maior a diferença de velocidade para que as correntes</p><p>induzidas e os campos sejam maiores.</p><p>� Portanto, à medida que a carga aumenta cai a rotação do</p><p>motor.</p><p>Quando a carga cai a zero (motor em vazio)mo rotor girará � Quando a carga cai a zero (motor em vazio)mo rotor girará</p><p>praticamente com a rotação síncrona.</p><p>� A diferença entre a velocidade do rotor e a velocidade</p><p>síncrona (ns) chama-se escorregamento, e pode ser expresso</p><p>em RPM, como fração da velocidade síncrona, ou como</p><p>porcentagem desta.</p><p>CÁLCULO DO ESCORREGAMENTO (S)</p><p>� Exemplo: Qual o escorregamento de um motor de 6 pólos,</p><p>50 Hz, se sua velocidade nominal é de 960 rpm?</p><p>� Um motor de 6 pólos, 50 Hz tem uma velocidade</p><p>síncrona de 1 000 rpm.</p><p>VELOCIDADE NOMINAL (N)</p><p>� É a velocidade (RPM) do motor funcionando à potência</p><p>nominal, sob tensão e ftreqüência nominais. Depende</p><p>do escorregamento e da velocidade síncrona. É do escorregamento e da velocidade síncrona. É</p><p>calculada pela equação:</p><p>� Fator de serviço (FS), é um fator que, aplicado à potência</p><p>nominal indica a carga permissível que pode ser aplicada</p><p>continuamente ao motor, sob condições especificadas. continuamente ao motor, sob condições especificadas.</p><p>� É uma capacidade de sobrecarga contínua, ou seja, uma</p><p>reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de</p><p>suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis.</p><p>� O fator</p><p>de serviço não pode ser confundido com a capacidade</p><p>de sobrecarga momentânea, durante alguns minutos.</p><p>� O FS = 1,0, significa que o motor não foi projetado para � O FS = 1,0, significa que o motor não foi projetado para</p><p>funcionar acima de sua potência nominal. Isto, entretanto,</p><p>não muda a sua capacidade para sobrecargas momentâneas.</p><p>VALORES DE FS</p><p>� FS = 1,0 – O motor não tem uma reserva a mais de</p><p>potência.</p><p>FS = 1,1 – O motor pode funcionar com uma potência � FS = 1,1 – O motor pode funcionar com uma potência</p><p>de 10% a mais do valor da potência nominal indicada</p><p>em sua placa de identificação.</p><p>� FS = 1,15 – O motor pode funcionar com uma potência</p><p>de 15% a mais do valor da potência nominal indicada</p><p>em sua placa de identificação.</p><p>FS = 1,15 – O motor pode funcionar com uma potência � FS = 1,15 – O motor pode funcionar com uma potência</p><p>de 20% a mais do valor da potência nominal indicada</p><p>em sua placa de identificação.</p><p>� Indica a classe de isolamento em que o motor foi</p><p>construído.</p><p>� O limite de temperatura depende do tipo de � O limite de temperatura depende do tipo de</p><p>material empregado na fabricação do motor.</p><p>� As classes de isolamento utilizadas em máquinas</p><p>elétricas e os respectivos limites de temperatura</p><p>conforme NBR-7034, são as seguintes:</p><p>- Classe A – 105 C°</p><p>- Classe E – 120 C°</p><p>- Classe B – 130 C°- Classe B – 130 C°</p><p>- Classe F – 155 C°</p><p>- Classe H – 180 C°</p><p>TABELA DE CONVERSÃO DE TEMPERATURAS</p><p>Conversão de Para Fórmula</p><p>grau Celsius grau Fahrenheit °F = °C × 1,8 + 32</p><p>grau Fahrenheit grau Celsius °C = (°F − 32) / 1,8</p><p>grau Celsius Kelvin K = °C + 273,15</p><p>Kelvin grau Celsius °C = K − 273,15</p><p>grau Celsius Rankine °R = (°C + 273,15) × 1,8</p><p>Rankine grau Celsius °C = (°R ÷ 1,8) – 273,15</p><p>� Indica qual o valor que a corrente pode atingir na</p><p>hora em que é feita a partida do motor.</p><p>� Ip é a corrente de rotor bloqueado ou corrente de</p><p>partida.partida.</p><p>� In é a corrente nominal, ou seja, o motor funcionando</p><p>em condições normais de trabalho após o tempo de</p><p>partida.</p><p>� Exemplo: Qual é a corrente de partida de um motor</p><p>trifásico ligado em uma rede de 380 V com In =10 A,</p><p>com Ip/In = 5,5?</p><p>Obs.: O tempo de partida do motor corresponde ao</p><p>momento da partida com o rotor parado até atingir a</p><p>velocidade nominal. O tempo varia entre os motores, mas</p><p>não passa de alguns poucos segundos.</p><p>� Indica o grau de proteção (IP) que o motor foi fabricado,</p><p>protegendo de elementos como água, poeira, etc.protegendo de elementos como água, poeira, etc.</p><p>� A norma NBR 9884 define os graus de proteção dos</p><p>equipamentos elétricos por meio das letras</p><p>características IP, seguidas por dois algarismos.</p><p>� O primeiro algarismo indica o grau de proteção contra</p><p>penetração de corpos sólidos estranhos e contato</p><p>acidental.acidental.</p><p>� O segundo algarismo indica o grau de proteção contra</p><p>penetração de água no interior do motor.</p><p>TABELAS</p><p>1º Algarismo</p><p>0 Sem proteção</p><p>1 Corpos estranhos com dimensão acima de 50</p><p>2º Algarismo</p><p>0 Sem proteção</p><p>1 Pingos de água na vertical1 Corpos estranhos com dimensão acima de 50</p><p>mm</p><p>2 Corpos estranhos com dimensão acima de 12</p><p>mm</p><p>3 Corpos estranhos com dimensão acima de 2,5</p><p>mm</p><p>4 Corpos estranhos com dimensão acima de 1,0</p><p>mm</p><p>5 Proteção contra acúmulo de poeiras</p><p>prejudiciais ao motor</p><p>1 Pingos de água na vertical</p><p>2 Pingos de água até a inclinação de 15° com</p><p>a vertical</p><p>3 Água da chuva até a inclinação de 60° com a</p><p>vertical</p><p>4 Respingos de todas as direções</p><p>5 Jatos d’água de todas as direções</p><p>6 Água de vagalões</p><p>prejudiciais ao motor</p><p>6 Totalmente protegido contra a poeira</p><p>6 Água de vagalões</p><p>7 Imersão temporária</p><p>8 Imersão permanente</p><p>� Indica quais são as tensões nominais de operações do</p><p>motor.</p><p>� Motores com 6 pontas (6 fios de ligação dispostos em sua</p><p>caixa de ligação), tem opção para ligar sua alimentação caixa de ligação), tem opção para ligar sua alimentação</p><p>em 2 níveis de tensão: 220/380 Volts, 380/660 Volts ou</p><p>440/760 Volts.</p><p>� Obs.: Motor de 6 pontas (estrela/triângulo), serve para</p><p>quaisquer tensões duplas, desde que a segunda seja</p><p>igual a primeira multiplicada por √3. (V2 = V1 x √3).</p><p>� Motores com 12 pontas (12 fios de ligação disposto em</p><p>sua caixa de legação), tem mais opções de níveis de</p><p>tensão: 220/380/440/760 Volts.</p><p>� Indica quais são as correntes nominais de operação do</p><p>motor para cada tensão que o motor foi ligado.</p><p>� A primeira indicação de corrente refere-se ao primeiro</p><p>nível de tensão e a segunda indicação de corrente refere-nível de tensão e a segunda indicação de corrente refere-</p><p>se ao segundo nível de tensão.</p><p>� Exemplo: Tensão 220/380 V</p><p>Corrente 2.04/1.18 A</p><p>- Motor ligado em 220 Volts corrente nominal de 2.04 Ampères</p><p>- Motor ligado em 380 Volts corrente nominal de 1.18 Ampères</p><p>� Indica o regime de serviço do motor. É o grau de</p><p>regularidade a que o motor é submetido.</p><p>� Os motores normais são projetados para regime contínuo</p><p>(a carga constante), por tempo indefinido, e igual a</p><p>potência nominal do motor.potência nominal do motor.</p><p>Regime de serviço:</p><p>S1 = Regime contínuo.</p><p>S2 = Regime de tempo limitado.</p><p>S3 = Regime intermitente periódico.</p><p>S4 = Regime intermitente periódico com partidas.</p><p>S5 = Regime intermitente periódico com frenagem elétrica.</p><p>S6 = Regime de funcionamento contínuo periódico com carga intermitente.S6 = Regime de funcionamento contínuo periódico com carga intermitente.</p><p>S7 = Regime de funcionamento contínuo com frenagem elétrica.</p><p>S8 = Regime de funcionamento contínuo com mudança periódica na</p><p>relação carga/velocidade de rotação.</p><p>S9 = Regime com variações não periódicas de carga e de velocidade.</p><p>� Indica qual é a máxima temperatura ambiente de</p><p>trabalho do motor. Quando não indicado a temperatura</p><p>máxima é de 40° C.</p><p>� Motores que trabalham em temperaturas inferiores a</p><p>-20° C, apresentam excessiva condensação, formação de</p><p>gelo nos mancais, exigindo drenagem adicional e</p><p>lubrificantes especiais ou graxa anticongelante.</p><p>� Motores que trabalham à temperaturas ambientes</p><p>constantes acima de 40° C, podem atingir temperaturasconstantes acima de 40° C, podem atingir temperaturas</p><p>prejudiciais à isolação. Isso requer um projeto especial</p><p>do motor, usando materiais isolantes especiais ou pela</p><p>redução da potência do motor.</p><p>� Indica qual é a altitude máxima em relação ao nível do</p><p>mar que o motor pode ser instalado sem alterar suasmar que o motor pode ser instalado sem alterar suas</p><p>características construtivas.</p><p>� Motores funcionando acima dos 1000 metros,</p><p>apresentam problemas de aquecimento causado pela</p><p>rarefação do ar.</p><p>� O motor elétrico absorve energia elétrica da rede e a</p><p>transforma em energia mecânica disponível no eixo do</p><p>rotor. O rendimento define a eficácia com que é feita esta</p><p>transformação.transformação.</p><p>� Chamando de “Potência útil” (Pu) a potência mecânica</p><p>disponível no eixo e de “Potência absorvida” (Pa) a</p><p>potência elétrica que o motor retira da rede, o</p><p>rendimento será a relação entre as duas.</p><p>� O fator de potência, indicado cos g, onde g é o ângulo de</p><p>defasagem da tensão em relação à corrente, é a relação</p><p>entre a potência real (ativa) P e a potência aparente S.</p><p>� Carga resistiva: cos g = 1</p><p>Carga indutiva: cos g atrasado� Carga indutiva: cos g atrasado</p><p>� Carga capacitiva: cos g adiantado</p><p>� Em um motor há três tipos de potências envolvidas que</p><p>são:</p><p>� Potência ativa: P (kW);</p><p>� Potência reativa: Q (kVAr);</p><p>Potência aparente; S (kVA);� Potência aparente; S (kVA);</p><p>� Daí tiramos o “triângulo das potências”:</p><p>IMPORTÂNCIA DO FATOR DE POTÊNCIA</p><p>� Visando otimizar o aproveitamento do sistema elétrico</p><p>brasileiro, reduzindo o trânsito de energia reativa nas</p><p>linhas de transmissão, subtransmissão e distribuição, a</p><p>portaria do DNAEE nº 85, de 25 de março de 1992,portaria do DNAEE nº 85, de 25 de março de 1992,</p><p>determina que o fator de potência passasse dos atuais</p><p>0,85 para 0,92. Ao elevar o fator de potência dá maior</p><p>disponibilidade de potência ativa no sistema, já que a</p><p>energia reativa limita a capacidade de transporte de</p><p>energia útil.</p><p>� O motor elétrico é uma peça fundamental dentro da</p><p>indústria</p><p>e representa 60% do consumo de energia.</p><p>CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA</p><p>� O aumento do fator de potência é realizado, com a ligação de uma</p><p>carga capacitiva, em geral, um capacitor em paralelo com a carga.</p><p>� Por exemplo:</p><p>Um motor elétrico trifásico de 100 cv (75kW), 4 pólos, operando com� Um motor elétrico trifásico de 100 cv (75kW), 4 pólos, operando com</p><p>100% da potência nominal, com fator de potência original de 0,87 e</p><p>rendimento de 93,5%. O fator de potência desejado é de 0,95.</p><p>� Onde:</p><p>� kVAr = Potência trifásica do banco de capacitores a ser instalado;</p><p>� P(cv) = Potência nominal do motor;</p><p>� n% = Rendimento do motor;</p><p>� F = Fator de correção retirado da tabela de fator de correção.</p><p>� Tabela de Fator de Correção</p><p>� Indica quais são os tipos de ligações que o motor oferece.� Indica quais são os tipos de ligações que o motor oferece.</p><p>� Motores de 6 pontas (6 fios), oferecem 2 tipos de ligações que</p><p>são:</p><p>● Ligação triângulo para tensão menor (∆);</p><p>● Ligação estrela para tensão maior (Y).</p><p>� Motores de 12 pontas (12 fios), oferecem até 4 tipos de</p><p>ligações que são:ligações que são:</p><p>● Ligação duplo triângulo para tensão menor (∆∆);</p><p>● Ligação duplo estrela para tensão intermediária(YY);</p><p>● Ligação triângulo para tensão maior (∆);</p><p>● Ligação estrela, geralmente usada apenas para partida;</p><p>ESQUEMA DE LIGAÇÕES</p><p>Motor de 6 pontas:</p><p>Tensões nominais:</p><p>∆/Y = 220/380 Volts;</p><p>∆/Y = 380/660 Volts;</p><p>Motor de 12 pontas:</p><p>∆/Y = 380/660 Volts;</p><p>∆/Y = 440/760 Volts.</p><p>Ligação triângulo</p><p>∆</p><p>Ligação estrela</p><p>Y</p><p>Ligação duplo estrela</p><p>Y Y</p><p>Ligação duplo triângulo</p><p>∆ ∆</p><p>Ligação triângulo</p><p>∆</p><p>- Indica quais são os rolamentos usados na ponta dianteira e</p><p>traseira do rotor.</p><p>- Indica o tipo de graxa usada para lubrificar os rolamentos.</p><p>- Indica o peso do motor.</p>