582128 Acionamentos Elétricos V2 17 Outubro 2012

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ACIONAMENTOS ELÉTRICOS
Eng. Elétrica e Eng. de Controle e Automação
IPUC - PUC Minas
Versão Agosto 2012 (incompleta)
Prof. Marcio Jose da Silva
Acionamentos Elétricos – Eng. Elétrica e Eng. de Controle e Automação
Versão Agosto 2012 (incompleta) 
IPUC – PUC Minas - Prof. Marcio Jose da Silva
Acionar significa colocar algo
em movimento ou em
funcionamento.
O ACIONAMENTO com controle do movimento, torque, velocidade
e posição é destinado a criação de bens com produtividade e
qualidade e, redução dos custos com o consumo de energia e de
manutenção.
Vantagens dos motores elétricos sobre os demais
acionadores (mecânicos):
a velocidade pode ser controlada dentro de uma ampla 
faixa.
os componentes que fazem este controle são todos padroni-
zados: relés, contatores, chaves automáticas, inversores, etc.
Permitem um elevado grau de automação dos processos 
industriais.
os controles podem ser feitos junto ao motor ou à distância.
capacidade de sobrecarga,
controle suave de velocidade em uma ampla faixa,
 capacidade operacional nos quatro quadrantes do plano
torque-velocidade, etc.
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Atualmente, encontra-se uma ampla variedade de escolha
de motores elétricos disponíveis para aplicações em
acionamentos de velocidade e freqüência variáveis.
Motores CC ou com Comutador
Motores de Imã Permanente Trapezoidal ou Chaveado
(Motores CC Brushless)
Motores de Indução ou Assíncrono
Motores Síncronos de Imã Permanente
Motores de Relutância de Imãs Permanente
Motores de Relutância Chaveados (pólos salientes no estator e 
no rotor; exemplo: 6/4)
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A escolha adequada do motor para um acionamento
particular depende de uma avaliação detalhada dos
critérios de projeto de sistema de acionamento.
Fatores que podem influenciar a escolha de um motor:
1. Tipo de carga a ser acionada
2. Custo do ciclo de vida
3. Potências nominais disponíveis, capital e custos envolvidos
4. Limites de faixa de velocidade, a solidez de controle de 
velocidade e regulação de velocidade
5. Desempenho dinâmico
6. Facilidade de manutenção
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Fatores que podem influenciar a escolha de um motor:
7. Eficiência durante o funcionamento de velocidade variável
8. Controlabilidade
9. Requisitos de partida 
10. Confiabilidade de operação
11. Requisitos de frenagem
12. Razão potência/peso
13. Fator de potência
14. Capacidade operacional em regime com ciclo de carga variável
15. Disponibilidade da fonte
16. Carregamento e Efeitos das variações da fonte
17. Efeitos ambientais.
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Consumo de Energia Elétrica no Brasil por Classe
Tabela 1.1: Consumo de Energia Elétrica por Classe em GWh 
 2006 2007 2008 2009 2010 ∆% 
(2010/2009) 
Participação 
% 
(2010) 
Brasil 356.129 377.030 388.472 384.306 415.277 8,1 100,0 
Residencial 85.784 89.885 94.746 100.776 107.215 6,4 25,8 
Industrial 163.180 174.369 175.834 161.799 179.478 10,9 43,2 
Comercial 55.369 58.647 61.813 65.255 69.170 6,0 16,7 
Rural 16.022 17.269 17.941 17.304 18.500 6,9 4,5 
Poder público 10.648 11.178 11.585 12.176 12.817 5,3 3,1 
Iluminação pública 10.975 11.083 11.429 11.782 12.051 2,3 2,9 
Próprio 1.987 2.158 2.270 2.319 2.456 5,9 0,6 
 
Fonte: Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2011 - EPE 
 
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Residencial 
107.215
25,8%
Industrial 
179.478
43,2%
Comercial 
69.170
16,7%
Rural 
18.500
4,5%
Poder público 
12.817
3,1%
Iluminação 
pública 
2.051
2,9%
Serviço público
13.589
3,3%
Próprio 
2.456
0,6%
Consumo de Energia Elétrica (GWh) - ano base 2010 
Figura 1.1: Consumo de energia elétrica no Brasil
Fonte: EPE 2011 (ano base 2010)
 
Figura 1.2: Distribuição do consumo de energia elétrica por uso final na indústria 
Fonte: Pesquisa de Posse de Equipamentos e Hábitos de Uso – Ano Base 2005 – Classe Industrial. 
Relatório Executivo 2008 - PROCEL 
 
Distribuição do consumo de energia elétrica 
por uso final na Classe Industrial 
 
Figura 1.3: Distribuição do consumo de energia elétrica na força motriz. 
Fonte: Pesquisa de Posse de Equipamentos e Hábitos de Uso – Ano Base 2005 – Classe 
Industrial. Relatório Executivo 2008 - PROCEL 
 
Distribuição do uso da energia elétrica na Força Motriz 
CONCLUSÃO
Considerando o consumo de:
 68,3% em força motriz na classe industrial
 37% na classe comercial
 10% na classe residencial 
os motores elétricos são responsáveis por 
cerca de 38% (157.800 GWh) da energia 
elétrica consumida no Brasil. 
A Densidade de potência (kW/kg)
ou de Torque (Nm/kg) são
maiores para os motores CA do
que para os CC.
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Características Mecânicas das Máquinas Acionadas
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Características Mecânicas das Máquinas Acionadas
: Conjugado Resistente 
desenvolvido pela máquina 
acionada no seu eixo 
principal - (N m)
ur CCC 0
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Características Mecânicas das Máquinas Acionadas
ur CCC 0
x
ru KC
Cr : Conjugado Resistente desenvolvido
pela máquina acionada no seu eixo
principal;
Co : Conjugado de Atrito entre as partes
móveis e fixas da máquina acionada;
Cu : Conjugado Útil desenvolvido
(internamente) pela máquina acionada;
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Características Mecânicas das Máquinas Acionadas
ur CCC 0
Cr : Conjugado Resistente desenvolvido pela máquina acionada
no seu eixo principal – (N m);
Co : Conjugado de Atrito entre as partes móveis e fixas da
máquina acionada;
Cu : Conjugado Útil desenvolvido (internamente) pela máquina
acionada;
: Velocidade angular de rotação do eixo principal da máquina
acionada – (rd/s = 1/s);
Kr : Constante que depende do tipo de máquina e das unidades;
X : expoente que caracteriza o princípio de funcionamento da
máquina
Expressão Geral :
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Características Mecânicas das Máquinas Acionadas
O valor de Kr é determinado a partir das
condições nominais de operação da máquina,
ou seja: conjugado resistente nominal ( )
e velocidade nominal ( )
x
N
orN
r
w
CC
K
x
NrrN KCC )(0
rNC
N
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Características Mecânicas das Máquinas Acionadas
21 x
Valores Típicos de X: -1, 0, 1 e 2
para a maioria das máquinas
x
rr KCC )(0
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Introdução – Motores de Indução ou Assíncronos
Fluxo de Potência no Motor
Motores de Corrente Alternada
Motores Assíncronos ou de Indução Trifásicos
•Estator:
Enrolamento trifásico alimentado por três tensões 
senoidais equilibradas .(indutor)
•Rotor:
Rotor em Anéis: enrolamento trifásico com o 
mesmo número de pólos que o do estator;
Rotor em “Gaiola” em curto-circuito. (induzido)
Motores Assíncronos ou de Indução Monofásicos
•Estator: Enrolamento monofásico. (indutor )
•Rotor: Gaiola em curto-circuito. (induzido)
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Introdução – Motores de Indução ou Assíncronos
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Introdução – Motores de Indução ou Assíncronos
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Introdução – Motores de Indução ou Assíncronos
SISTEMAS DEACIONAMENTO
Introdução – Motores de Indução ou Assíncronos
SISTEMAS DE ACIONAMENTO
Introdução – Motores de Indução ou Assíncronos
Placa de Identificação
Motor de Indução Trifásico
Fluxo de Potência no Motor
Fluxo de Potência no Motor
Fluxo de Potência no Motor
Perdas nos Motores de Indução
As perdas fixas são:
a. Perdas no ferro (núcleos): são as perdas devido à circulação do
campo magnético – por histerese e correntes parasitas.
Dependem da freqüência da rede (60 Hz, no Brasil), da densidade
do campo (quanto menos ferro, mais denso), da qualidade do aço,
da espessura e isolação das chapas.
Representam de 15 a 25% do total de perdas, em operação
nominal (ELETROBRÁS, 199-, p. 93).
b. Perdas mecânicas: perdas por atrito, nos mancais, e ventilação.
Representa de 5 a 15% do total das perdas em operação nominal.
Perdas nos Motores de Indução
As perdas variáveis com a carga são:
c. Perdas elétrica no estator: devidas ao efeito Joule pela circulação
de corrente no enrolamento do estator. Representa de 25 a 40% da
perda total em condição nominal.
d. Perdas elétrica no rotor: devidas ao efeito Joule pela circulação
de corrente nos condutores do rotor. As correntes induzidas no
rotor são dependentes da diferença de velocidade de rotação entre
o campo magnético e o rotor daí, também conhecidas como perdas
por escorregamento. Representa de 15 a 25% das perda total.
e. Perdas suplementares: são devidas a várias imperfeições na
distribuição dos fluxos magnéticos e de corrente, imperfeições no
entreferro e irregularidades no fluxo magnético do entreferro.
Representam de 10 a 20% da perda total.
 B 
s
s
R
12
 
X2 R2 X1 R1 
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As letras e símbolos têm os seguintes significados:
V1 : tensão por fase aplicada a uma fase do enrolamento do estator.
E1 : tensão induzida pelo fluxo girante em uma fase do enrolamento do estator.
I1 : corrente do estator.
R1 : resistência ôhmica de uma fase do enrolamento do estator.
X1 : reatância de dispersão de uma fase do enrolamento do estator.
Rw : resistência equivalente às perdas magnéticas do estator, para uma fase.
Xm : reatância de magnetização.
I0 : corrente a vazio.
Iw : corrente que passa por Rw, que produz as perdas magnéticas do estator (não indicada na
figura)
Im : corrente magnetizante que passa por Xm que produz o campo magnético(não indicada
na figura)
R2 : resistência de uma fase do enrolamento do rotor, referida ao estator.
X2 : reatância de dispersão de uma fase do rotor, referida ao estator.
I2 : corrente do rotor, referida ao estator.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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R1 X1 R2 X2 
s
s
R
12
 
Xm 
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Im 
V1 
A 
B 
Circuito (modelo) elétrico do motor de indução, por fase Y 
Circuito (modelo) elétrico equivalente de Thevenin 
do motor de indução, por fase Y 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RTh XTh R2 X2 
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RTh XTh R2 X2 
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max
2 XXRR
Vm
C
ThThThs
Tth
Características Conjugado Mecânico e Corrente de Linha
Durante a Partida do Motor
MIRG Trifásico W21: 15kW- 4 pólos 
Características de Desempenho do Motor de Indução
MIRG Trifásico W21: 15kW- 4 pólos 
Características de Desempenho do Motor de Indução
MIRG Trifásico W22: 15kW- 2 e 4 pólos 
Categorias de Motores de Indução Trifásicos, Rotor em Gaiola
NBR 7094
N, NY, H, HY e D
Categorias de Motores de Indução Trifásicos, Rotor em Gaiola
NBR 7094
• Categoria D: Alto conjugado
de partida, corrente de partida
normal, alto escorregamento.
Usado em prensas excêntricas,
elevadores e acionamento de
cargas com picos periódico.
• Categoria N: Conjugado e 
corrente de partidas normais, 
baixo escorregamento. 
Destinam-se a cargas normais 
tais como bombas, máquinas 
operatrizes e ventiladores.
• Categoria H: Alto conjugado 
de partida, corrente de partida 
normal, baixo 
escorregamento.
Recomendado para esteiras 
transportadoras, peneiras, 
britadores e trituradores.
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O 
DESEMPENHO DOS
MOTORES ELÉTRICOS:
Aquecimento, Meio Ambiente e 
Regimes de Serviços
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
cos3 ][][][ AkVkW IVP
9550
][][
][
rpmNm
kW
nC
P
Potência Nominal
(grandezas elétricas)
(grandezas mecânicas)
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
Fluxo de Calor no Motor
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA EM OPERAÇÃO CONTÍNUA
Q: Calor total gerado pelas perdas do motor, por unidade de tempo
(Joule/s = Watts).
C: Capacidade calorífica do motor, isto é, a quantidade de calor
necessária para elevar a temperatura do motor de 1o C (Joule/ oC).
A: Coeficiente de transmissão de calor do motor, isto é, quantidade
de calor que o motor dissipa no ar ambiente por unidade de
tempo, por unidade de temperatura (Joule/s.oC = Watts/oC).
= T: Elevação de temperatura do motor acima da temperatura
ambiente (oC).
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA EM OPERAÇÃO CONTÍNUA
da qqq
q: Calor total gerado pelas perdas do motor (Joule).
qa: Calor absorvido pelo motor para aquecê-lo. (Joule).
qd: Calor dissipado pelo motor para o ambiente. 
(Joule).
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA EM OPERAÇÃO CONTÍNUA
da qqq
dtACdQdt
KAQ
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t
C
A
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A
Q
1
q: Calor total geradopelas perdas do motor (Joule).
qa: Calor absorvido pelo motor para aquecê-lo. (Joule).
qd: Calor dissipado pelo motor para o ambiente. (Joule).
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA EM OPERAÇÃO CONTÍNUA
t
C
A
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C
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Elevação de temperatura de equilíbrio térmico
A
Q
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Constante de tempo térmica de aquecimento
nnm
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P
P
Q
Q '''
mm
n PPA
'
'
0 60 120 180 240 300
-20
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0
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20
30
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70
-16
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14
18
24
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64
68
AA T
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T
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t
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AT
Curvas de Elevação da Temperatura de um MIRG 
Trifásico de 4kW operando a plena carga
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
THeVida
Deterioração do Isolamento das Bobinas do Enrolamento
depende:
 da temperatura a que ele é submetido durante o 
tempo de operação
 dos efeitos destrutivos de vapores, produtos 
químicos, umidade, poeira e outros abrasivos em 
contato com o isolamento
 vibrações
Expectativa da Vida Útil:
H e : parâmetros determinados experimentalmente para cada classe de isolamento térmico.
T: temperatura do isolamento, em graus Celsius.
e: base dos logaritmos naturais. 
Aquecimento
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
Meio Ambiente
Condições são estabelecidas pela 
Norma Brasileira NBR-7094 de 1996, 
da ABNT (NBR 17094) para que o 
material isolante do enrolamento 
não seja destruído ou a sua 
expectativa de vida útil não seja 
significativamente reduzida por 
sobrelevação da temperatura.
Temperatura máxima do 
meio refrigerante: 40°C
Altitude máxima do 
ambiente: 1000m
Vida útil de um material isolante é o período de tempo que ele dura, após um processo gradual 
de envelhecimento, caracterizado por uma oxidação lenta e ressecamento que o leva a perder a 
sua rigidez dielétrica e resistência mecânica.
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
cos3 ][][][ AkVkW IVP
9550
][][
][
rpmNm
kW
nC
P
Potência Nominal
(grandezas elétricas)
(grandezas mecânicas)
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
Classe de Isolamento Térmico
Norma IEC 85
CLASSE TEMPERATURA MÁXIMA
A 1050 C
E 1200 C
B 1300 C
F 1550 C
H 1800 C
200 2000 C
220 2200 C
250 2500 C
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
Classe de Isolamento Térmico
Classe A: tecidos de algodão, papel, fibras de celulose, seda e
similares, todos eles impregnados com verniz.
Classe B: verniz a base de poliéster modificado de secagem ao ar,
materiais à base de poliéster e polimídicos aglutinados ou
impregnados com materiais orgânicos.
Classe F: verniz a base de poliésterimida, mica e fibras de vidro
aglutinados com materiais sintéticos usualmente silicones,
poliésteres ou epóxis.
Classe H: verniz a base de poliésterimida modificado com
fenólica de secagem em estufa, os materiais à base de mica ou
fibra de vidro aglutinados com silicones de alta estabilidade
térmica.
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
Exemplo
Material de Classe de Isolamento A (105oC)
Expectativa da Vida Útil:
THeVida
TeVida 088,041015,7
Temperatura de 
operação ( T )
Vida Útil
90oC 26 anos
100oC 11 anos
150oC 48 dias
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
MEDIÇÃO DA ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA
A NBR-7094 estabelece quatro métodos para a medição da 
temperatura do enrolamento do motor:
Método da superposição.
Método termométrico (termômetros de bulbo, termopares, 
termômetros de resistência aplicados em pontos não embutidos do 
motor montado).
Método dos detectores de temperatura embutidos
(DTE) como por exemplo: termômetros de resistência, termopares
(PT100) e termistores de coeficiente de temperatura negativo
(NTC).
Método da variação da resistência (MVR).
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA EM OPERAÇÃO CONTÍNUA
t
C
A
o
t
C
A
ee
A
Q
1
t
C
A
e
A
Q
1
A
C
TA
AT
t
m e1AA T
t
o
T
t
m ee1
Elevação de temperatura de equilíbrio térmico
A
Q
m
Constante de tempo térmica de aquecimento
nnm P
P
Q
Q
PP
A
m
n
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
MEDIÇÃO DA ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA
MÉTODO DA VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Método da variação da resistência (MVR).
11
1
12
2 5,234 tt
R
RR
t
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
COMPOSIÇÃO DAS TEMPERATURAS DAS
CLASSES DE ISOLAMENTO TÉRMICO
Classe de Isolamento 
Térmico
Classe 
A
Classe 
E
Classe 
B
Classe 
F
Classe 
H
Temperatura de 
Referência (oC)
Tamb
40 40 40 40 40
Elevação de 
Temperatura (oC)
∆T = θperm
(Método da Variação da Resistência 
Elétrica do Enrolamento)
60 75 80 105 125
Constante K (oC) 5 5 10 10 15
Classe de Isolamento 
(oC)
105 120 130 155 180
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
COMPOSIÇÃO DAS TEMPERATURAS DAS
CLASSES DE ISOLAMENTO TÉRMICO
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
MEDIÇÃO DA ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA
Classe de 
Isolamento Térmico
Classe 
A
Classe 
E
Classe 
B
Classe 
F
Classe 
H
Temperatura de 
Referência (oC)
Tamb
40 40 40 40 40
Elevação de 
Temperatura (oC)
∆T = θperm
(Método da Variação da Resistência 
Elétrica do Enrolamento)
60 75 80 105 125
Constante K (oC) 5 5 10 10 15
Classe de 
Isolamento (oC)
105 120 130 155 180
 
R
T
t
R
T
t
ee mo
Curva de Resfriamento do Motor
TR : constante de tempo térmica de resfriamento do motor.
TR = (1,5 a 2,5) TA: para motores auto-ventilados (ventilação 
forçada quando o rotor gira e natural quando o rotor pára).
TR = TA: para motores com ventilação independente ou separada 
(forçada) e para motores sem ventilação (natural).
 
)1(' R
T
t
R
T
t
ee em
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
cos3 ][][][ AkVkW IVP
9550
][][
][
rpmNm
kW
nC
P
Potência Nominal
(grandezas elétricas)
(grandezas mecânicas)
Fator de Serviço (FS) de Motores
A NBR-7094, 1996, define Fator de Serviço da seguinte maneira: “Fator de Serviço
é um multiplicador que, aplicado à potência nominal do motor, indica a carga que
pode ser acionada continuamente sob tensão e freqüência nominais e com limite
de elevação de temperatura do enrolamento determinado pelo método da
variação da resistência”
Exemplos
1. Um motor de indução trifásico, rotor em gaiola, possui os seguintes dados na sua
placa de identificação:
11kW (15cv); 6 pólos; 1160rpm; 440V; 60Hz; 22A; = 84%; cos = 0,80; Classe de
isolamento B (130°C); ∆T =θm = 66°C; Regime S1.
Qualé a sobrecarga contínua que este motor pode suportar sem que ele seja afetado
termicamente?
Sabe-se que a partir dos ensaios do motor a vazio, em carga e com rotor bloqueado
obtiveram os seguintes valores para as perdas:
•Perdas rotacionais a vazio: ∆Pv = ∆Pmec +∆Pfe = 35% ∆Pnom
•Perdas elétricas no estator e rotor a plena carga: ∆Pj = 65% ∆Pnom
Fator de Serviço (FS) de Motores
A NBR-7094, 1996, define Fator de Serviço da seguinte maneira: “Fator de Serviço é
um multiplicador que, aplicado à potência nominal do motor, indica a carga que
pode ser acionada continuamente sob tensão e freqüência nominais e com limite de
elevação de temperatura do enrolamento determinado pelo método da variação da
resistência”
Exemplos
2. Um motor de indução trifásico, rotor em gaiola, possui os seguintes dados na sua
placa de identificação:
30kW (40cv); 4 pólos; 1760rpm; 220V; 60Hz; 75A; = 90%; cos = 0,88; Classe de
isolamento B (130°C); ∆T =θm = 80°C; FS = 1,0; Regime S1.
Qual é a temperatura provável no ponto mais quente do enrolamento do estator
quando o motor opera com 80% da sua potência nominal?
Sabe-se que a partir dos ensaios do motor a vazio, em caga e com rotor bloqueado
obteve-se os seguintes valores para as perdas:
•Perdas rotacionais a vazio: ∆Pv = ∆Pmec +∆Pfe = 35% ∆Pnom
•Perdas elétricas no estator e rotor a plena carga: ∆Pj = 65% ∆Pnom.
•A temperatura ambiente é igual a 40°C.
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
a) O motor deve possuir conjugado suficiente para atender a
todas as solicitações de carga normais da máquina acionada,
bem como a possíveis sobrecargas momentâneas que possam
ocorrer, sem que sua velocidade seja reduzida a valores que
prejudiquem a operação da máquina.
Na prática: 
b) Sob todas as condições possíveis de operação, a temperatura
do enrolamento do estator não deverá exceder a temperatura
máxima permitida para a classe de isolamento térmico dos
materiais usados como isolantes, em especial o verniz ou resina
que recobre os condutores que compõem as bobinas.
Pontos Fundamentais na Especificação do Motor Elétrico
Conjugado Máximo 
do Motor 
Fator de Sobrecarga 
Momentânea 
n
m
C
C
%80rC
Motores funcionando em altitudes acima de 1.000 m apresentam
problemas de aquecimento causado pela rarefação do ar e,
conseqüentemente, diminuição do seu poder de arrefecimento. Desta
forma, é necessário reduzir as perdas do motor, ou seja, reduzir sua
potência. O aquecimento dos motores é diretamente proporcional as
perdas e estas variam, aproximadamente, numa razão quadrática com a
potência.
Para evitar o sobreaquecimento pode-se optar pelas seguintes soluções:
a) Instalar motores isolados com material isolante de classe superior.
b) Instalar motores com fator de serviço maior que 1,0 porem, operando
com potência nominal e temperatura ambiente não Superior a 40 C.
Segundo a norma NBR-7094, a redução necessária na temperatura
ambiente deve ser de 1% dos limites de elevação de temperatura para
cada 100m de altitude acima de 1.000m até 4.000m.
c) Instalar aletas adicionais no motor e/ou promover refrigeração forçada.
EFEITOS DO AMBIENTE SOBRE O DESEMPENHO DOS MOTORES ELÉTRICOS: Aquecimento, Meio Ambiente e Regimes de Serviços
Meio Ambiente: Altitude e Temperatura 
FATOR DE CORREÇÃO DA POTÊNCIA ÚTIL DO MOTOR EM 
FUNÇÃO DA TEMPERATURA AMBIENTE E DA ALTITUDE
o
 C 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
10 1,16 1,13 1,11 1,08 1,04 1,01 0,97
15 1,13 1,11 1,08 1,05 1,02 0,98 0,94
20 1,11 1,08 1,06 1,03 1,00 0,95 0,91
25 1,08 1,06 1,03 1,00 0,95 0,93 0,89
30 1,06 1,03 1,00 0,96 0,92 0,90 0,86
35 1,03 1,00 0,95 0,93 0,90 0,88 0,84
40 1,00 0,97 0,94 0,90 0,86 0,82 0,80
45 0,95 0,92 0,90 0,88 0,85 0,82 0,78
50 0,92 0,90 0,87 0,85 0,82 0,80 0,77
55 0,88 0,85 0,83 0,81 0,78 0,76 0,73
60 0,83 0,82 0,80 0,77 0,75 0,73 0,70
TEMPERATURA
AMBIENTE
ALTITUDE EM METROS
FATOR DE CORREÇÃO DA POTÊNCIA ÚTIL DO MOTOR EM 
FUNÇÃO DA TEMPERATURA AMBIENTE E DA ALTITUDE
TEMPERATURAS AMBIENTES MÁXIMAS ADMITIDAS 
(para que o motor continue a fornecer sua potência nominal) 
 
 
TEMPERATURA 
 
o
 C 
Altitude 
m 
 
 
CLASSIFICAÇÃO TÉRMICA 
 A E B F H 
1000 40 40 40 40 40 
2000 34 33 32 30 28 
3000 28 26 24 19 15 
4000 22 19 16 09 03 
 
GRAUS (ÍNDICES) de PROTEÇÃO 
das Carcaças dos Equipamentos Elétricos 
 
Motor 
Classe de 
Proteção 
IP 
1º Algarismo 2º Algarismo 
Proteção contra 
contatos 
Proteção contra corpos 
estranhos 
Proteção contra água 
Motores 
Abertos 
 
(refrigeração 
interna) 
IP 00 
Não tem Não tem 
Não tem 
IP 02 
Proteção contra 
pingos de água até 
uma inclinação de 
15° com a vertical 
IP 11 
Proteção 
contra toque 
acidental com 
a mão 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 50 mm 
Proteção contra 
pingos de água na 
vertical 
IP 12 
Proteção contra 
pingos de água até 
uma inclinação de 
15° com a vertical 
IP 13 
Proteção contra 
água de chuva até 
uma inclinação de 
60° com a vertical 
IP 21 
Proteção 
contra toque 
com os dedos 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 12 mm 
Proteção contra 
pingos de água na 
vertical 
IP 22 
Proteção contra 
pingos de água até 
uma inclinação de 
15° com a vertical 
IP 23 
Proteção contra 
água de chuva até 
uma inclinação de 
60° com a vertical 
 
GRAUS (ÍNDICES) de PROTEÇÃO 
das Carcaças dos Equipamentos Elétricos 
 
Motor 
Classe de 
Proteção 
IP 
1º Algarismo 2º Algarismo 
Motores 
Fechados 
 
(refrigeração 
de superfície) 
IP 44 
Proteção 
contra toque 
com 
ferramentas ou 
similares 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 1 mm 
Proteção contra 
respingos de água 
de todas as 
direções 
IP 54 
Proteção total 
contra toque 
 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 1 mm 
Proteção contra 
respingos de água 
de todas as 
direções 
IP 55 
Proteção contra 
depósitos ou acumulo 
de poeiras nocivas 
Proteção contra 
jatos de água de 
todas as direções 
IP(W) 55 
Proteção contra 
jatos de água de 
todas as direções e 
maresia 
IP 56 
Proteção contra 
inundações 
passageiras 
IP 65 
Proteção total 
Proteção contra 
penetração de poeira 
Proteção contra 
jatos de água de 
todas as direções 
IP 67 
Proteção contra 
imersão sob 
condições fixas de 
pressão e tempo 
 
Regimes de Serviço
Características dos Regimes de Trabalho das Máquinas:
 Máquinas que trabalham em períodos curtos, seguidos de longos
períodos de repouso.
Exemplos:
• mecanismos que abrem os portões de garagem;
• bombas que alimentam as caixas d’água dos prédios
residenciais;
• mesas de virar vagões
• pontes levadiças; etc.
Características dos Regimes de Trabalho das Máquinas:
 Máquinas que trabalhoam em um regime intermitente, alternando
períodos de trabalho com períodos de repouso que se repetem ao
longo do dia.
Exemplos:
• pontes rolantes,
• elevadores,
• máquinas de usinagem (tornos, fresas, etc).
Regimes de Serviço
Características dos Regimes de Trabalho das Máquinas:
 Máquinas que operam continuamente ao longo do dia.
Exemplos:
• bombas centrífugas que bombeiam produtos nas plantas
industriais,
• ventiladores industriais,
• compressores alternativos ou centrífugos, etc.
Os critérios para se especificar os motores que irão
fazer o acionamento destas máquinas são diferentes
entre si. Deverão seratendidos os critérios Térmico
e Mecânico (potência e número de pólos).
Regimes de Serviço
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Os exemplos clássicos de 
máquinas que trabalham 
em regime S1: 
ventiladores, exaustores, 
bombas de movimentação 
de produtos nas indústrias 
químicas e refinarias, 
compressores de ar, 
bombas de alimentação de 
caldeiras a vapor, etc. 
Regime Contínuo com 
Carga Variável
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Os exemplos típicos: portões elétricos,
sistemas de báscula, dispositivos para
abertura e fechamento de válvulas, etc.
Motores de regime S2:
especiais
placa de identificação com a potência
que eles desenvolvem e respectivo
tempo máximo funcionamento.
Valores de tempo recomendados pelas
normas : 10, 30, 60 e 90 minutos.
Os motores fabricados para o regime S1
podem ser especificados para operar
em regime de tempo limitado S2.
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Não se considera o aquecimento devido 
às perdas elétricas provocadas pela 
corrente de partida do motor.
Período de tempo padronizado = 1 hora.
Duração de um ciclo padronizado= 10 
minutos, (6 partidas por hora).
Fator de Duração do Ciclo (FD) ou 
Intermitência : 
25%, 40%, 60% e 100% tomando-se 
como base o ciclo de duração igual a 10 
minutos. 
Exemplo: S3 25%; S3 40%
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Regime Intermitente Periódico com Partidas – Regime tipo S4
Considera o aquecimento devido às 
perdas elétricas provocadas pela 
corrente de partida do motor. 
Fator de Duração do Ciclo (FD) ou 
Intermitência : 
O regime tipo vem indicado com o FD 
seguido do momento de inércia do 
motor (Jm) e do momento de inércia da 
carga (Jext), referidos ao eixo do motor. 
Exemplo: 
S4 25% Jm=0,1170kgm2 Jext=0,7 kgm2.
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Considera o aquecimento devido às 
perdas elétricas provocadas pela 
corrente de partida e frenagem elétrica 
do motor. 
Fator de Duração do Ciclo (FD) ou 
Intermitência : 
O regime tipo vem indicado com o FD 
seguido do momento de inércia do 
motor (Jm) e do momento de inércia da 
carga (Jext), referidos ao eixo do motor. 
Exemplo: 
S5 25% Jm=0,234kgm2 Jext=0,87 kgm2.
Regime Intermitente Periódico com Frenagem Elétrica – Regime tipo S5
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Regime Contínuo com Carga Intermitente – Regime tipo S6
Fator de Duração do Ciclo (FD) ou 
Intermitência : 
25%, 40%, 60% e 100% tomando-se 
como base o ciclo de duração igual a 10 
minuto. 
De forma semelhante ao regime S3, 
temos:
Exemplo: S6 25%; S6 40%
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Regime de Funcionamento Contínuo com Frenagem Elétrica
Regime tipo S7
O regime tipo vem indicado com S7 
seguido do momento de inércia do 
motor (Jm) e do momento de inércia 
da carga (Jext), referidos ao eixo do 
motor. 
Exemplo: 
S7 Jm=0,486kgm2 Jext=7,187 kgm2.
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Regime de Funcionamento Contínuo com 
Mudança Periódica na Relação Carga/Velocidade de Rotação
Regime tipo S8
O regime tipo vem indicado com S8 
seguido do momento de inércia do 
motor (Jm) e do momento de inércia 
da carga (Jext), referidos ao eixo do 
motor, conjuntamente com a carga, 
a velocidade e o FD do ciclo para 
cada condição de velocidade.
Exemplo: 
S7 Jm=0,486kgm2 Jext=7,187 kgm2.
20kW 830rpm 30%
43kW 1760rpm 30%
30kW 1180rpm 40%
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Regime no qual geralmente a 
carga e a velocidade variam 
não periodicamente, dentro 
da faixa de funcionamento 
admissível, incluindo 
frequentemente sobrecargas 
aplicadas que podem ser 
muito superiores às plenas 
cargas.
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
O símbolo S10 é seguido pelos valores de p/ t em p.u. para as diferentes
cargas e suas durações respectivas e do valor TL em p.u. p. para a expectativa
de vida térmica do sistema de isolação.
O valor de referência para a expectativa de vida térmica é a vida térmica
esperada nas características nominais do tipo contínuo máximo e nos limites
admissíveis de elevação de temperatura baseados no regime-tipo S1.
Durante os períodos de repouso, a carga deve ser indicada pela letra “r”.
Exemplo:
S10 p/dt=1,1/0,4; 1,0/0,3; 0,9/0,2; r/0,1; TL=0,6.
O valor de TL deve ser arredondado para o múltiplo de 0,05 mais próximo.
Regimes de Serviço padronizados pela Norma NBR 17094
Motor à prova de explosão (à prova de chamas) – Ex d
Motor com ventilação canalizada (pressurizado) – Ex p
Motor com segurança aumentada – Ex e
Imersão em Óleo – Ex o
Imersão em Areia – Ex q
Exemplo:
Selecionar um motor para acionar uma escavadeira a carga e descarga de minério 
a granel. 
O motor será instalado no interior da escavadeira onde é alto o teor de pó em 
suspensão e a temperatura atinge valores de 45 C. A altitude é de 1400m.
Após estudos dos requisitos mecânicos de operação da máquina foi elaborado o 
ciclo típico abaixo, que se repete ao longo do dia.
Operação Duração (s) Potência (cv)
Fechar mandíbulas 6 40
Levantamento 15 120
Abrir mandíbulas 10 30
Abaixamento 12 45
Repouso 20 0
Pi: Potência solicitada ao motor no intervalo i.
ti : intervalos de tempo em que o motor esta funcionando com carga ou em vazio
tr: intervalos de tempo em que o motor esta parado.
kv: constante que depende do resfriamento do motor. Quando a ventilação 
independe da operação do motor (por exemplo, motores TENV), então kv=1.
Quando a ventilação está vinculada ao funcionamento do motor (por exemplo, 
motores TEFC), então kv=3.
v
r
i
ii
eq
k
t
t
tP
P
2
v
r
i
ii
eq
k
t
t
tP
P
2
Grau de Proteção ( IP )
das carcaças dos equipamentos
Motores que trabalham em ambientes desfavoráveis ou
mesmo agressivos devem ser providos de um grau de
proteção.
Grau de Proteção ( IP )
das carcaças dos equipamentos
Motores que trabalham em ambientes
desfavoráveis ou mesmo agressivos devem ser
providos de um grau de proteção.
A norma brasileira NBR 6146 define os vários
graus de proteção que os motores elétricos
podem apresentar, por meio das letras
características IP, seguida por dois algarismos.
1o Algarismo
Indica grau de proteção contra penetração de corpos sólidos 
estranhos e contato acidental
Algarismo Indicação
0 Sem proteção
1 Corpos estranhos acima de 50mm
2 Corpos estranhos acima de 12mm
3 Corpos estranhos acima de 2,5mm
4 Corpos estranhos acima de 1,0mm
5 Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao
motor.
6 Totalmente protegido contra poeira.
2o Algarismo
Indica grau de proteção contra penetração
de água no interior do motor
Algarismo Indicação
0 Sem proteção
1 Pingos de água na vertical.
2 Pingos de água até a inclinação de 15o com a vertical.
3 Pingos de água até a inclinação de 60o com a vertical.
4 Respingos em todas as direções.
5 Jatos de água em todas as direções.
6 Água de vagalhões.
7 Imersão temporária.
8 Imersão permanente.
GRAUS (ÍNDICES) de PROTEÇÃO 
das Carcaças dos Equipamentos Elétricos 
 
Motor 
Classe de 
Proteção 
IP 
1º Algarismo 2º Algarismo 
Proteção contra 
contatos 
Proteção contra corpos 
estranhos 
Proteção contra água 
Motores 
Abertos 
 
(refrigeração 
interna) 
IP 00 
Não tem Não tem 
Não tem 
IP 02 
Proteção contra 
pingos de água até 
uma inclinação de 
15° com a vertical 
IP 11 
Proteção 
contra toque 
acidental com 
a mão 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensõesacima de 50 mm 
Proteção contra 
pingos de água na 
vertical 
IP 12 
Proteção contra 
pingos de água até 
uma inclinação de 
15° com a vertical 
IP 13 
Proteção contra 
água de chuva até 
uma inclinação de 
60° com a vertical 
IP 21 
Proteção 
contra toque 
com os dedos 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 12 mm 
Proteção contra 
pingos de água na 
vertical 
IP 22 
Proteção contra 
pingos de água até 
uma inclinação de 
15° com a vertical 
IP 23 
Proteção contra 
água de chuva até 
uma inclinação de 
60° com a vertical 
 
GRAUS (ÍNDICES) de PROTEÇÃO 
das Carcaças dos Equipamentos Elétricos 
 
Motor 
Classe de 
Proteção 
IP 
1º Algarismo 2º Algarismo 
Motores 
Fechados 
 
(refrigeração 
de superfície) 
IP 44 
Proteção 
contra toque 
com 
ferramentas ou 
similares 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 1 mm 
Proteção contra 
respingos de água 
de todas as 
direções 
IP 54 
Proteção total 
contra toque 
 
Proteção contra 
corpos estranhos 
sólidos de dimensões 
acima de 1 mm 
Proteção contra 
respingos de água 
de todas as 
direções 
IP 55 
Proteção contra 
depósitos ou acumulo 
de poeiras nocivas 
Proteção contra 
jatos de água de 
todas as direções 
IP(W) 55 
Proteção contra 
jatos de água de 
todas as direções e 
maresia 
IP 56 
Proteção contra 
inundações 
passageiras 
IP 65 
Proteção total 
Proteção contra 
penetração de poeira 
Proteção contra 
jatos de água de 
todas as direções 
IP 67 
Proteção contra 
imersão sob 
condições fixas de 
pressão e tempo