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PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Partida do motor de indução – partida direta 1. Corrente de partida varia de 6 a 7 vezes a corrente nominal 2. A maioria das aplicações: residenciais, comerciais e industriais: motores pequenos – partida direta 3. Sem quedas de tensões significativas 4. Sem aumento do tempo de aceleração 5. Aplicações industriais: grandes motores – partida direta se a rede de alimentação tiver capacidade de fornecer a corrente solicitada. PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Partida do motor de indução – com tensão reduzida 1. Motores de indução trifásicos podem partir com tensão reduzida por chave compensadora com autotransformador 2. Os tapes variam de 50% a 80% da tensão nominal PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Partida do motor de indução – com tensão reduzida 1. O auto-tranformador age de duas maneiras para reduzir a corrente da rede de alimentação 2. Reduz a tensão no enrolamento do motor reduzindo a corrente 3. Pela relação de tranformação. A corrente no primário é menor que no secundário do transformador PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Partida do motor de indução–chave estrela-triângulo 1. A maioria dos motores de indução de rotor bobinado possui os enrolamentos da armadura conectados em triângulo 2. Os fabricantes podem fornecer começo e fim de cada enrolamento marcados para ligações externas PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Partida do motor – com chave estrela –triângulo 1. Por meio de chave o motor pode ser ligado em estrela na partida e conectado em triângulo após a partida 2. A corrente que o motor absorverá na partida será 57,74% da corrente que absorveria se partisse plena tensão 3. O torque desenvolvido será 1/3 do torque que desenvolveria a plena tensão PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Motor de indução com partida de ligação direta à linha com rotor de dupla gaiola 1. O motor com rotor de dupla gaiola foi projetado para que se conseguisse um melhor motor de indução com partida direta da linha 2. fr= sf 3. A barra de cima é construída de uma liga de cobre de alta resistência e a barra de baixo com liga de baixa resistência PARTIDA DE MOTORES DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS 1. A barra de cima está próxima ao entreferro e sua reatância é pequena 2. A barra de baixa são profundamente engastadas nas ranhuras e sua reatância é alta. 3. Na partida a corrente circula pelas barras de cima, sendo limitada pela a alta resistência das barras. 4. Em regime permanente a corrente circula mais pelas barras internas, já que a reatância cai significativamente CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Para especificar um motor para uma dada aplicação, as características da carga devem ser conhecidas. Essas características são: • Exigência de potência • Torque de partida • Capacidade de aceleração • Variação de velocidade • Ciclo de funcionamento • O meio onde o motor vai operar CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS 1. Estando estas informações disponíveis é possível selecionar o motor adequado para realizar o serviço satisfatoriamente. 2. O motor pode ser escolhido entre as diversas categorias existentes. 3. As categorias existentes dependem de detalhes da construção das ranhuras dos rotores dessas máquinas elétricas girantes. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS O projeto do rotor de um motor de indução tem que buscar atender dois compromissos antagônicos: a) resistência o mais baixo possível para que o motor tenha elevado rendimento em condições normais de operação b) Resistência o mais alto possível para que o motor tenha elevado torque de partida, corrente de partida pequena e elevado fator de potência CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Os motores são aplicados essencialmente para três finalidades básicas: Deslocamento de fluídos: a potência dessas cargas é proporcional ao produto da vazão do fluído x diferença de pressão. 1. Bombas 2. Ventiladores 3. Compressores CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Processamento de materiais: a potência dessas cargas é proporcional a força exigida x velocidade do processamento 1. Misturadores 2. Moinhos 3. Máquinas agrícolas 4. Máquinas operatrizes CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Manipulação de cargas: a potência mecânica exigida é proporcional ao produto do torque pela velocidade 1. Talhas, guinchos e guindates 2. Correias transportadoras 3. Pontes rolantes 4. elevadores CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA A É um motor de indução do tipo gaiola normal, construído para uso à velocidade constante. Tem as seguintes características: 1. Possui grande área de ranhura e boa dissipação de calor. 2. As barras do rotor são razoavelmente profundas. 3. Corrente de partida varia de 5 a 8 vezes a nominal. 4. Motores com potência até de 5 CV (partida direta). 5. Tp=1,5 a 1,75 do nominal, aceleração rápida. 6. boa regulação de velocidade. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA A APLICAÇÃO: • ventiladores. • bombas centrífugas. • máquinas ferramentas: torno,fresadoras,furadeiras. Porque: • velocidade constante. • torque de partida não elevado. • corrente de elevada na partida tolerável. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA B Tem as seguintes características: 1. O motor de indução categoria B, algumas vezes é chamado de motor de aplicação normal. 2. Curva característica assemelha-se muito à do motor da categoria A. 3. O enrolamento do rotor está mais profundamente engastado nas ranhuras do rotor. 4. A maior profundidade da ranhura implica em aumento da reatância na partida e em funcionamento, o que piora o fator de potência. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA B Tem as seguintes características: 1. O aumento da reatância de partida reduz um pouco o torque de partida e reduz a corrente de partida. 2. A corrente de partida é cerca de 5 vezes a corrente nominal. 3. O motor tem as mesmas aplicações dos motores de categoria A. ' 2 2 ' 2 2 2 3 ( ) R S S i S R R K V S T W R SR S X 2 2 ' 2 2( ) S S M S M RB S M S R X X X X X X R X X CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA C O motor da categoria C é um motor de rotor do tipo dupla-gaiola. Tem as seguintes características: 1. Desenvolve um torque de partida maior (aproximadamente, de 2 a 2,5 vezes o torque nominal). 2.Apresenta corrente de partida menor (aproximadamente, de 3,5 a 5 vezes a nominal). 3. Torque elevado resulta em pequeno tempo de aceleração. 4. Com partida de cargas pesadas de elevada inércia tem dissipação térmica limitada. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA C 1. Sob partidas frequentes pode apresentar sobreaquecimento. 2. Aplicação: agitadores, compressores, misturadores, correias transportadoras. 3. Adapta-se melhor a cargas instantâneas elevadas, mas, de pequena inércia. 4. Tem pior regulação de velocidade que os categoria A e B. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA D 1. Motores da categoria D são conhecidos como motores do rotor de alta resistência, alto torque de partida. 2. As barras do rotor são construídas de uma liga de alta resistência. 3. Essas barras são colocadas em ranhuras próximas à superfície ou em ranhuras de pequeno diâmetro. 4. O torque de partida se aproxima de 3 vezes o torque nominal. 5. Corrente de partida varia de 3 a 5 vezes a nominal. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CATEGORIA D 1. Torque de partida máximo. 2. Encontra-se sua principal aplicação em cargas pesadas de elevada inércia e que às vezes exigem elevados torques com aplicação com cargas súbitas. 3. Estampadoras, tesouras, prensas de perfurar, elevadores, guindastes. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS MOTOR DE INDUÇÃO DE ROTOR BOBINADO 1. Cargas com torques elevados. 2. Baixa corrente de partida. 3. Torque deve ser aplicado gradualmente onde algum controle de velocidade é necessário. 4. Aplicações: correias transportadoras, guindastes, moinhos. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS MOTOR DE INDUÇÃO DE ROTOR BOBINADO 1. O rotor de motores de rotor bobinado possui enrolamento trifásico ligado em estrela, que é acessível por meio de aneis construídos sobre o eixo do motor. 2. Pode-se inserir resistência ao circuito do rotor na partida aumentando o torque e diminuindo a corrente de partida. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS MOTOR DE INDUÇÃO DE ROTOR BOBINADO 1. Após a partida as resistências externas são curto-circuitadas. 2. A resistência do rotor fica reduzida a resistência do enrolamento, o que resulta em bom rendimento em condições normais de operação. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CLASSE DE ISOLAMENTO Existem três classes de isolamento segundo a NEMA Classe B a. a isolação é composta de materiais como a mica, fibra de vidro ou asbesto. b. Os motores nessa classe de isolamento permite um aumento máximo de temperatura de 80 ºC, quando a operação ocorre sob refrigeração de ventiladores. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Classe F a. a isolação inclui elementos similares aos elementos da isolaçao classe B b. Inclui também algumas substâncias sintéticas projetadas para suportar uma elevação de temperatura de 105 ºC Classe H Refere-se ao isolamento do tipo silicone que permitem uma elevação de temperatura maior de 125ºC CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Classe de isolamento B F H Temperatura ambiente 40 40 40 Elevação de temperatura 80 105 125 Diferença temperatura máxima e média 10 10 10 Temperatura limite 130 155 180 CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS 1. Os materiais isolantes se deterioram rapidamente sempre que a temperatura máxima para o qual foram protejetados for excedida. 2. A capacidade de um material em suportar grandes elevações de temperatura desempenha um papel crucial no estabelecimento das dimensões físicas de um motor com uma potência específica. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS As principais causas que contribuem para o sobreaquecimento dos motores são: a) Obstrução da ventilação b) Temperatura ambiente elevada c) Variação excessiva da tensão e da frequência da rede d) Bloqueio do motor e) Excesso de partida, inversão de rotação e frenagens f) Falta de fase g) Sobrecarga excessiva h) Regime de trabalho muito variável CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Para uma adequada proteção dos motores utilizam-se sensores térmicos nas cabeças de bobinas. Os mais comumente utilizados são termoresistores, termistores, termostatos e protetores térmicos. Se a temperatura do enrolamento ultrapassar um valor pré-ajustado os sensores enviam sinais ao circuito de comando que acionam alarmes ou desligam o motor. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS FATOR DE SERVIÇO a) Fator de serviço (FS) é o fator que aplicado à potência nominal, indica a sobrecarga que o motor pode suportar continuamente, com elevação de temperatura de até 10ºC b) Trata-se de uma reserva de potência que permite ao motor operar normalmente sob condições desfavoráveis c) O fator de serviço FS = 1,25 indica que o motor foi projetado para suportar uma sobre carga contínua de 25%. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CARCAÇA A carcaça faz o papel de invólucro de proteção do motor. A exigência do grau de proteção (IP – index of protection) depende diretamente do ambiente no qual o motor está instalado Motor instalado ao tempo (sujeito a sol e chuva) exige um grau de proteção superior a um motor instalado no interior de uma sala limpa e seca. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CARCAÇA Motores instalados em moinhos estão sujeitos a uma imensa quantidade de poeira. Poderão eventualmente serem lavados com água. O grau de proteção deve ser maior do que naquele em que não haja lavagem. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CARCAÇA Os ambientes considerados agressivos para motores são aqueles com presença de pó, poeira, fibras, particulados. Também os ambientes molhados ou sujeitos à jato de água são considerados agressivos. Motores operando completamente imersos constituem-se casos especiais. Motores adequados para operar nesses ambientes devem possuir características construtivas especiais: a) Enrolamento duplamente impregnado b) Pintura anticorrosiva interna e externa c) Placa de identificação de aço inoxidável d) Elementos de montagem zincados e) Ventilador de material não faiscante f) Retentores de vedação entre o eixo e as tampas g) Juntas de borrachas para vedar a caixa de ligação h) Calafetagem na passagem dos cabos pela carcaça i) Caixa de ligação em ferro fundido CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS A carcaça deve oferecer eficaz proteção ao motor no meio em que ele opera. A norma NBR 6146 estabelece diversos graus de proteção para invólucros em geral Os graus de proteção são especificados pela letras IP seguidas por dois algarismos O primeiro algarismo indica o grau de proteção contra a penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental. O segundo algarismo indica o grau de proteção contraa penetração de água no interior do motor CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Os motores de indução trifásicos totalmentes fechados para aplicação normal são fabricados com os seguintes graus de proteção: a) IP54 – proteção completa contra toque e contra acúmulo de poeiras nocivas (5). Proteção contra respingos de todas as direções (4). São utilizados em ambientes muito empoeirados. b) IP55 - proteção completa contra toque e contra acúmulo de poeiras nocivas (5). Proteção contra jatos de água em todas as direções (5). São utilizados em ambientes em que os equipamentos são lavados periodicamente com mangueiras. c) IP(W)55 – idêntico ao IP55, porém são protegidos contra intempéries, chuva e maresia. São utilizados ao ar livre. CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Primeiro algarismo 0 Sem proteção 1 Corpos estranhos com dimensões acima de 50 mm 2 Corpos estranhos com dimensões acima de 12 mm 3 Corpos estranhos com dimensões acima de 2,5 mm 4 Corpos estranhos com dimensões acima de 1,0 mm 5 Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao motor 6 Totalmente protegido contra poeira Segundo algarismo 0 Sem proteção 1 Pingos de água na vertical 2 Pingos de água até a inclinação de 15º com a vertical 3 Água de chuva até a inclinação de 60º com a vertical 4 Respingos de todas as direções 5 Jatos d’água de todas as direções 6 Água de vagalhões 7 Imersão temporária 8 Imersão permanente CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Exercício 1 Considere um motor de indução trifásico, 250 Cv, 440 V, 60 Hz, 6 pólos, para o qual, ,operando sob condições nominais com fator de potência atrasado de valor igual a 0,89 e rendimento de 93 %. Nessa condição de carga seu escorregamento é de 2,5%. Pede-se: a) Determinar a corrente de partida do motor b) Determinar o torque de partida do motor APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Exercício 2 Um motor de indução trifásico de dois pólos, ligado em triângulo, 60 Hz, 440 V, no qual a resistência do enrolamento do estator é 0,17 Ω por fase, está fornecendo 24502 W no eixo, operando com velocidade de 3520 RPM,. Nessa situação de operação, o rendimento η = 92 % e o fator de potência 0.89 atrasado. Pede-se: a) Calcule a potência dissipada nas resistências do rotor b) Calcule as perdas rotacionais do motor c) Calcule a potência mecânica disponível no eixo em Cv d) Calcule o torque disponível no eixo APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Exercício 3 Um motor de indução é utilizado para acionar as pás de um misturador, onde se encontra um líquido cuja viscosidade aumenta proporcionalmente com a velocidade de rotação das pás. Esse efeito é refletido como um torque resistente no eixo do motor, que também é proporcional à velocidade de rotação. A figura abaixo apresenta as curvas características torque-velocidade do motor e da carga. Determine uma expressão para calcular o torque fornecido pelo motor em função da velocidade CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Referências Fitzgerald, A. E.; Kingsley Junior, C.; Stephen D.; Máquinas Elétricas, 6. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006 Del Toro; V.; Fundamentos de Máquinas Elétricas, 1. ed. Rio de Janeiro: Prentice-Hall do Brasil, 1990 Kosow; I. L.; Máquinas Elétricas e Transformadores, 7. ed. Rio de Janeiro:Globo, 1972
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