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DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS TEMAS DESTA AULA 1. Conversão eletromecânica de energia 2. Máquinas CC 3. O Campo Girante e suas Aplicações 4. Princípio de Funcionamento dos Motores de Indução Trifásicos 5. Dimensionamento de Motores Elétricos DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS Partida de motores Acoplamentos Características das Cargas Solicitantes Equação da Aceleração do MIT Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 1. Partida Direta 2. Inserção de resistências na linha; 3. Chave Y/Δ; 4. Chave compensadora; 5. Uso de dispositivos de partida suave (soft-starters) 6. Acionamento por inversores de frequência. Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 1. Partida Direta Vantagens: • Baixo custo; • Simples e direto; • Alto torque de partida. Desvantagens: • Alta corrente de partida; • Sobre dimensionamento de cabos e contatores. Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 2. Inserção de resistências na linha; Vantagens: • Limitação da corrente de partida; • Simples; Desvantagens: • Perda e potência ativa; • Limitação do torque de partida. Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 3. Chave Y/Δ; Vantagens: • Corrente de partida é reduzida a 1/3 quando comparada com a partida direta. Desvantagens: • Redução do torque de partida a 1/3 do nominal; • São necessários motores para duas tensões com seis bornes acessíveis Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 4. Chave compensadora; Vantagens • Pode ser usada para partida de motores sob carga; • Corrente de partida reduzida Desvantagens: • Maior custo que a estrela-triângulo; • Construção mais volumosa, necessitando de quadros maiores. Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 5. Uso de dispositivos de partida suave (soft-starters) Vantagens • Controle da corrente de partida; • Torque de partida próximo do torque nominal; • Possibilita inversão do sentido de rotação; Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 5. Uso de dispositivos de partida suave (soft-starters) Desvantagens • É necessário tensão auxiliar para o soft- starter; • Alto custo mesmo com potências reduzidas; • Distorções harmônicas na linha. Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 6. Acionamento por inversores de frequência. Vantagens • Controle da corrente de partida; • Torque de partida próximo do torque nominal; • Possibilita inversão do sentido de rotação; • Possibilita o controle de velocidade do motor Partida de motores DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 6. Acionamento por inversores de frequência. Desvantagens • É necessário tensão auxiliar para o inversor; • Alto custo mesmo com potências reduzidas; • Distorções harmônicas na linha. Acoplamentos DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS Acoplamento direto – eixo do motor ligado diretamente ao eixo da carga 𝐶𝐶𝐸 = 𝐶𝑁 𝐽𝐶𝐸 = 𝐽𝑁 𝑂𝑛𝑑𝑒 𝐶𝐶𝐸 − 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑜 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐶𝑁 − 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐽𝐶𝐸 − 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛é𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑜 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐽𝑁 − 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛é𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 Acoplamentos DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS Acoplamento com redutor – há um redutor de velocidade conectando o eixo do motor ao eixo da carga 𝐶𝐶𝐸 = 1 𝜀𝐴𝐶 . 𝑛𝑐 𝑛𝑚 . 𝐶𝑁 𝐽𝐶𝐸 = 𝑛𝑐 𝑛𝑚 2 . 𝐽𝑁 𝑂𝑛𝑑𝑒 𝑛𝐶 − 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑚 − 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝜀𝐴𝐶 − 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑜𝑝𝑙𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 Tipos de cargas DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS Equação geral do conjugado de carga 𝐶𝐶 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 . 𝑛 𝑥 Onde 𝐶𝐶 − 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑘𝐶 − 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐶0 − 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛 − 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑥 − 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 Tipos de cargas DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 𝐶𝐶 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 . 𝑛 0 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 • X = 0 Exemplos de cargas: o Compressores a pistão; o Guindastes o Transportadores contínuos (esteiras) 𝑃𝐶 = (𝐶0+𝑘𝐶). 𝑛 Tipos de cargas DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 𝐶𝐶 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 . 𝑛 1 • X = 1 Exemplos de cargas: o Centrífugas o Cargas com atrito viscoso 𝑃𝐶 = 𝐶0𝑛 + 𝑘𝐶 . 𝑛 2 Tipos de cargas DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 𝐶𝐶 = 𝑘𝐶 𝑛 • X = -1 Exemplos de cargas: o Bobinadeira de Papel o Descascadores 𝑃𝐶 = 𝑘𝐶 Conjugado Resistente Médio da Carga DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 𝐶𝑅𝑚 = 1 𝑛2−𝑛1 . 𝐶𝐶 . 𝑑𝑛 𝑛2 𝑛1 𝐶𝑅𝑚 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 𝑥 + 1 . 𝑛2 𝑥 Conjugado Resistente Médio da Carga 𝐶𝑅𝑚 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 𝑥 + 1 . 𝑛2 𝑥 • x = 0 𝐶𝑅𝑚 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 • x = 1 𝐶𝑅𝑚 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 2 . 𝑛2 • x = 2 • x = -1 𝐶𝑅𝑚 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 𝑛2 − 𝑛1 . 𝑙𝑛 𝑛2 𝑛1 𝐶𝑅𝑚 = 𝐶0 + 𝑘𝐶 3 . 𝑛2 2 DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS Conjugado Motor Médio DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS • Motores categoria N e H 𝐶𝑀𝑚 = 0.45. 𝐶𝑝 + 𝐶𝑁 • Motores categoria D 𝐶𝑀𝑚 = 0.6. 𝐶𝑃 Sendo: 𝐶𝑀𝑚 − 𝐶𝑜𝑚𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑀é𝑑𝑖𝑜 𝐶𝑃 − 𝐶𝑜𝑛𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑎𝑟𝑡𝑖𝑑𝑎 𝐶𝑁 − 𝐶𝑜𝑛𝑗𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜 Nominal Tempo de Aceleração DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS 𝑡𝑎 = 𝐽𝑇 𝐶𝑅𝑒𝑠 . 𝑛 𝜋 30 = 𝐽𝑀+𝐽𝐶𝐸 𝐶𝑀𝑚−𝐶𝑅𝑚 . 𝑛 𝜋 30 𝐽𝐶𝐸 = 𝐽𝐶 . 𝑛2 𝑛1 2 O tempo de aceleração calculado deve ser menor que o tempo máximo na condição de rotor bloqueado recomendando pelo fabricante do MIT DIMENSIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS Partida de motores Acoplamentos Características das Cargas Solicitantes Equação da Aceleração do MIT SAIBA MAIS [1] FITZGERALD, A. E. et al., Máquinas Elétricas com Introdução à Eletrônica de Potência, 6ª edição, Bookman, 2006. [2] KOSOW, I.L. - Máquinas Elétricas e Transformadores, 6ª edição, Globo, 1972. [3] FALCONE, G. A. - Eletromecânica, Edgard Blücher Ltda, 1979. SAIBA MAIS [4] IVANOV-SMOLENSKY, A. V. Electrical Machines, MIR Publishers, 1983. [5] BIM, E. Máquinas Elétricas e Acionamento, Elsevier, 2009. Obrigado!
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