02 Especificaçao e seleção do MIT

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Departamento de Eletricidade – DEPEL 
 
 
 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos 
 
 Prof. José Tarcísio Assunção 
 Profª. Tereza Cristina Bessa Nogueira Assunção 
 
 
1. Introdução 
 
A correta seleção do motor implica que o mesmo satisfaça às exigências 
requeridas pela aplicação específica. Sob este aspecto, o motor deve 
atender as solicitações térmicas e mecânicas; ou seja, basicamente deve ser 
capaz de: 
- Acelerar a carga em tempo suficientemente curto para que o aquecimento 
não venha a danificar as características físicas dos materiais isolantes; 
- funcionar no regime especificado sem que a temperatura de suas diversas 
partes ultrapasse a classe do isolante, ou que o ambiente possa vir a 
provocar a destruição do mesmo; 
- Sob o ponto de vista econômico: funcionar com valores de rendimento e 
fator de potência dentro da faixa ótima para a qual foi projetado. 
 
2. Dados Necessários 
 
Para a correta especificação do motor são necessários os catálogos de 
fabricantes de motores; que devem obedecer a NBR7094/1996, e os 
seguintes dados: 
 
2.1. Características da Rede de Alimentação 
 
a) Tensão de alimentação do motor: desequilíbrio de tensão < 5%; 
b) freqüência nominal; 
c) método de partida (quando esta informação não for fornecida, será 
considerado como partida direta). 
 
Quando for especificado um dispositivo de partida à tensão reduzida 
faz-se necessário as seguintes correções, nos valores de catálogo do motor 
escolhido: 
2,2
' P
P P
N
ÙC C
U
 =   
 (1.1) 
2,0
' P
k K
N
UC C U
 =   
 (1.2) 
2,0
' N
bl bl
P
Ut t U
 =   
 (1.3) 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 2 
sendo: 
 
Cp - conjugado de partida do motor à tensão nominal (dado de catálogo) 
CK - conjugado máximo do motor à tensão nominal (dado de catálogo) 
tbl = tempo máximo de rotor bloqueado a quente (dado de catálogo) 
UN = tensão nominal do motor 
Up = tensão aplicada ao motor na partida 
 
OBS. Tempo de rotor bloqueado, conforme o dicionário do 
COBEI/ABNT, é o “tempo no qual a temperatura limite do isolamento do 
motor seria atingida, caso a corrente do motor fosse igual à corrente de 
rotor bloqueado, estando o motor inicialmente à temperatura de regime 
nominal (ou operação nominal).” 
 É necessário registrar que não há consenso entre os técnicos e/ou 
normas no que se refere à conceituação do termo técnico “tempo de rotor 
bloqueado”. 
 
2.2. Características do Ambiente 
 
a) Atmosfera ambiente; 
b) Altitude da instalação; 
c) Temperatura ambiente. 
 
Para instalações em ambientes de temperatura superior à 400C e/ou 
altitude superior à 1000 m, é necessário corrigir a potência nominal do motor 
(dado de catálogo), de modo a garantir que a sobreelevação de temperatura 
do motor não ultrapasse a temperatura de sua classe de isolamento. A 
correção da potência disponível do motor ou da potência eficaz solicitada 
pela carga, pode ser corrigidas pelas equações dadas a seguir: 
 
a) Correção da sobreelevação da temperatura admissível devido á 
temperatura ambiente e altitude da instalação. 
 
[ ]40 ºAD N A H Cθ θ θ θ= + − − (1.4) 
sendo: 
 
θAD = sobreelevação admissível de temperatura em função da temperatura 
ambiente e da altitude. 
θN = sobreelevação de temperatura da classe de isolamento do motor, 
B → θN = 80 °C; F → θN = 100 °C; H → θN = 125 °C. 
θA = temperatura ambiente: 10 °C ≤ θ ≤ 60 °C. 
 
θH = correção devido a altitude da instalação entre 1000 m < H ≤ 4000 m; 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 3 
[ ]1000 º
10000
H N
H
Cθ θ − =   
 (1.5) 
 
b) Correção da potência nominal do motor ou da potência admissível 
do um motor elétrico: 
 
AD
AD N
N
P P
θ
θ
= (1.6) 
 
c) Correção da potência eficaz solicitada por uma determinada carga: 
 
' EF
EF
AD
N
P
P
θ
θ
= (1.7) 
sendo: 
PAD = Potência admissível (potência máxima do motor elétrico em 
função da temperatura ambiente e altitude da instalação); 
PN = potência nominal do motor (dado de catálogo); 
PEF = potência eficaz da carga; 
P'EF = correção da potência eficaz em função da temperatura ambiente 
e altitude da instalação. 
 
2.3. Características Construtivas do Motor 
 
a) Forma construtiva (horizontal ou vertical), grau de proteção, etc; 
b) potência nominal em [CV]; 
c) número de pólos, velocidade em [rpm]; freqüência nominal; 
d) proteção térmica; 
e) sentido de rotação (horário ou anti-horário); 
f) fator de Serviço (FS). 
 
O fator de serviço pode ser usado como um fator de segurança devido 
às aproximações usadas na especificação da potência do motor; pois é fácil 
verificar que: 
 
2
N SFθ θ= × (1.8) 
 
2.4. Características da Carga 
 
a) Momento de inércia da máquina acionada e a que rotação está 
referida; 
b) Característica conjugado × velocidade da carga; 
c) Dados de transmissão; 
d) Cargas axiais e seu sentido, quando existente. 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 4 
2.5 Conjugado de Aceleração do Motor de Indução de Rotor Gaiola 
 
É possível estimar com boa precisão o conjugado de aceleração 
conhecendo-se Cp e CK do motor e a variação C = f(s) da carga. 
 
 ( )tan 0,45 CC A P K C nC cons te C C C C
n
= ⇒ = + − 
 
 ( )0,45 0,5 CC A P K C nC kn C C C C
n
≈ ⇒ = + − 
 
 2 0,50 CC A P K C
n
C kn C C C C
n
 ≈ ⇒ = + −    
 
 ( )0,5C A M P KC conjugadovolante C C C C− ⇒ = = + 
 
!C kC nao temn≈ ⇒ % 
No caso de motores de indução de 2 pólos, os tempos calculados pelo 
método simplificado, acima, devem ser acrescidos de 10%, regra empírica 
para levar em conta valores relativamente baixos de conjugado mínimo, 
típicos nessa polaridade. 
 
2.6 Regime de Operação 
 
Sempre que possível o regime de operação do acionamento deve ser 
identificado e classificado conforme os regimes tipos padronizados pela 
NBR7094 da ABNT. 
Na prática os regimes são usualmente mais irregulares que os regimes 
tipo, porém, quando testando e estabelecendo o desempenho de um motor 
ou procedendo a sua seleção, o regime – tipo a ser considerado é aquele 
que mais se aproxima do regime real com relação à solicitação térmica. 
 
3.0. Especificação do Motor 
 
 De posse de todos os dados, comentados no item anterior, é possível a 
correta especificação do motor. 
 Faz-se a seleção do motor, por tentativas, escolhendo inicialmente o 
motor de potência nominal igual ou imediatamente superior à potência 
mecânica solicitada pela carga, para o regime de operação contínuo, ou à 
potência eficaz, para os demais regimes de operação. A seguir, é necessário 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 5 
verificar se o motor selecionado atende às solicitações térmicas e 
mecânicas. Caso, uma das solicitações não seja atendida, uma das 
seguintes medidas podem ser adotadas; verificando-se novamente as 
condições que devem ser atendidas pelo motor. 
 
a) Seleciona-se o motor padrão, constante do catálogo do fabricante, 
de potência nominal imediatamente superior ao primeiro motor 
escolhido;b) Seleciona-se um motor de mesmas características nominais, porém 
de classe de isolamento superior; pois sabe-se que: 
 
' 2
1
N
AD AD
N
P P θ θ= (1.9) 
sendo: 
- PAD = potência admissível, em função da classe de isolamento 
considerando um motor de mesmas características; 
- θN1 = sobreelevação de temperatura da classe de isolamento do motor 
testado; 
- θN2 = sobreelevação de temperatura da classe de isolamento superior à 
do motor testado. 
 
c) Escolhe-se um motor de mesma potência nominal, mas de outra 
categoria (N, H, D); 
d) Escolhe-se um motor de rotor bobinado (próprios para regimes 
intermitentes ou de elevada inércia). 
 
A verificação da melhor opção, dentre as listadas, deve ser feita 
através de uma análise técnico-econômica. 
 
3.1. Especificação do Motor para Regime de Operação Contínuo (S1) 
 
 Para operação em regime contínuo, o motor selecionado deve atender 
simultaneamente as seguintes condições: 
 
N C
bl P
P P
t t
≥
≥
 (1.10) 
 
3.3 Especificação do Motor para Regime de Operação de Tempo 
Limitado (S2) e Intermitente Periódico (S3) 
 
 Nestes regimes o tempo de operação a carga constante é muito curto, 
para que se atinja o equilíbrio térmico durante um ciclo de regime de 
trabalho e a corrente de partida não afeta, de modo significativo a elevação 
de temperatura. Assim, a potência solicitada poderá ser maior que a potência 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 6 
nominal do motor em regime contínuo. O motor selecionada deverá atender 
as seguintes condições: 
 
 
/ 1,8
N EF
K C
P P
C C
≥
≥
 (1.11) 
sendo: 
 
( )2C c
EF
R
C
V
P t
P
t
t
K
×
=
 
+ 
 
 (1.12) 
 
sendo que: 
 
PEF = potência eficaz (solicitação equivalente) 
PC = potência solicitada pela carga 
tC = tempo de funcionamento com carga constante (PC) 
tR = tempo de repouso (motor parado) 
kV = constante que depende da forma de ventilação 
 kV = 1 para motores de ventilação independente ou sem ventilação 
 kV = 3 para motores autoventilados 
 
 
OBS: O valor calculado de PEF deverá ser corrigido caso a 
temperatura ambiente seja maior do que 40°°C e/ou a altitude seja 
superior à 1000 m. 
 
3.3. Especificação do Motor para os demais Regimes-Tipo ou Regimes 
Especiais 
 
 Para a correta especificação do motor para estes regimes de operação 
é necessário conhecer o número de manobras por hora. Inicialmente, 
seleciona-se um motor que satisfaça a seguinte condição: 
 
N EFP P≥ (1.13) 
 
sendo que: 
 
( )2
1
1
i
Ci Ci
EF i
R
Ci
V
P t
P
tt k
×
=
  +     
∑
∑
 (1.14) 
 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 7 
sendo: 
PCi - potência solicitada pela carga em cada intervalo de tempo tci do ciclo de 
 operação; 
tCi - tempo de funcionamento de cada intervalo de tempo (i) do ciclo de 
 operação; 
tR – soma dos intervalos de tempo em que o motor está em repouso 
 
 
OBS: O valor calculado de PEF deverá ser corrigido caso a 
temperatura ambiente seja maior que 40 °°C e/ou a altitude seja superior 
a 1000 m. 
 
 A seguir, determina-se a potência admissível do motor escolhido em 
função do número de manobras por hora; conforme a equação dada a 
seguir: 
2
3600
3600 2
P
N
AD
Ik n t I
P
nt
α
α
 −   =
−
 (1.15) 
onde: 
 
PAD - potência admissível em função do número de manobras por hora 
 (partida, frenagem elétrica, reversão) 
k - constante que varia com o tipo de manobra; 
 k = 1 para partida 
 k = 3 para frenagem por contracorrente 
 k = 4 para reversão no sentido de rotação 
tα = tp = tempo de partida 
tα = tFRE = tempo de frenagem 
tα = tRV = tempo de reversão = tP + tFRE 
IP / IN = relação entre a corrente de partida e a corrente nominal do motor 
 (dado de catálogo) 
 
 Lembrando ainda que: 
 
( )
( )0,45
FRE M C
FRE
P K
k J J
t
C C
+
=
+
 (1.16) 
sendo; 
tFRE – tempo de frenagem [seg] 
JM = Momento de inércia do motor [kg m2] 
JC = Momento de inércia da carga referida à velocidade do motor [kg m2] 
CP = Conjugado de partida do motor [Nm] 
CK = Conjugado máximo do motor [Nm] 
______________________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - 01/2000 8 
kFRE = constante que depende do número de pólos do motor, conforme 
tabela dada a seguir; para motores alimentados por rede de 60 [Hz] 
 
Número de pólos 2 4 6 8 10 
KFRE 420 190 130 95 80 
 
 Finalmente, o motor escolhido será adequado ao acionamento se: 
 
AD EFP P≥ (1.17) 
 
e se no intervalo de maior solicitação mecânica se verificar que: 
 
1,8K
C
C
C
≥ (1.18) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
_______________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - Exemplo 8 
 
1. Exemplo 
 
Dimensionar um motor que aciona uma talha com as características 
apresentadas a seguir: 
 
1) Características da rede de alimentação: 
 
a) U = 220 [V] 
b) f = 60 [Hz] 
c) Partida direta 
 
2) Características do ambiente: 
 
a) Temperatura < 40 °C 
b) Altitude < 1000 m 
c) Normal 
 
3) Características construtivas 
 
a) horizontal 
 
4) Sentido de rotação – Ambos 
 
5) Proteção Térmica para classe de isolamento B 
 
6) Características da talha 
 
a) Carga a ser levantada: m = 400 kg 
b) Velocidade de levantamento: VC = 0,8 m/s 
c) Relação de transmissão: Z1 = 24,5 
d) Rendimento total do sistema: η = 0,96 
e) Regime de Operação: 120 man/hora, 20% ED 
f) Diâmetro da polia: D = 0,22 m 
g) Inércia da polia referida a sua própria velocidade: JP = 0,03 kgm2 
h) Inércia do acoplamento referido a velocidade do motor: JAC = 0,0001kgm2 
i) Inércia do redutor referida à velocidade do motor: J R = 0,0002 kgm2 
 
 
 
 
 
 
 
 
_______________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - Exemplo 9 
 
Solução: 
 
1. Determina-se a potência solicitada pela carga: 
 
[ ]
kWP
Kw
vgm
P
T
T
C
T
27,3
96,0
8,081,940010
10
3
3
=
×××
=
=
−
−
η
 
 
 
2. Determina-se a velocidade da carga em rpm: 
 
rpmn
V
R
n
C
CC
45,698,0
11,02
60
2
60
=⋅
⋅
=
=
π
π
 
 
3. Determina-se a velocidade do motor em rpm: 
 
nM = nC × z1 = 69,45 × 24,5 = 1701,54 [rpm] ⇒ motor de 4 polos. 
 
4. Cálculo da Inércia total a ser tracionada pelo motor: 
a) Inércia da massa a ser içada 
2
2
2
2
2
84,4
45,692
8,060
400
2
60
mkgJ
n
V
m
w
Vm
J
C
C
C
C
C
C
=





⋅⋅
⋅
=






==
π
π
 
que referida à velocidade do motor será: 
( ) 222
1
008,0
50,24
84,4
kgm
z
J
motordoeixoJ CC === 
b) Inércia da polia referida ao eixo do motor 
( ) 2522
1
10998,4
5,24
03,0
kgm
z
J
motordoeixoJ PP
−×=== 
c) Inércia total da carga referida ao eixo do motor 
 
25 0083,00002,00001,010998,4008,0 kgmJC =++×+=
− 
_______________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - Exemplo10 
 
5. Regime de trabalho da talha: 
 
De acordo com a figura a seguir, que representa o ciclo de trabalho de uma talha 
e, com a NBR7094 podemos classificar este regime de trabalho em dois tipos: 
 
a) Tipo S3: Regime intermitente periódico. Neste regime o tempo entre duas partidas 
é suficientemente grande para o motor atingir o equilíbrio térmico e, neste caso, o 
aquecimento gerado em uma partida não afeta a seguinte. 
 
b) Tipo S4: Regime intermitente periódico com partidas. Neste regime de trabalho o 
tempo entre duas partidas consecutivas do motor (período do ciclo) é menor que o 
tempo necessário para que o motor atinja o equilíbrio térmico. Neste caso, o efeito 
das partidas sucessivas deve ser consideradas no dimensionamento do motor. 
 
O ciclo de operação da talha é de 120 man/hora e 20% ED. Portanto, devido a 
este elevado número de manobras por hora, é muito provável que as partidas do 
motor influêncie na sua especificação (regime de operação S4). Isto será verificado 
através do cálculo da potência admissível do motor. 
sT
tt
t
tt
t
ED
rf
f
rf
f
30
120
3600
22
2
%
==
+
=
+
=
 
T = 2 × tf + 2 × tr ou 
30 = 2 × tf + 2 × tr ou 
tf + tr = 15 seg. 
Para ED de 20% temos: 
0,2 × 15 = tf portanto tf = 3 Seg 
tr = 15 − 3 = 12 Seg 
_______________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - Exemplo 11 
 
Portanto, o ciclo de trabalho do motor elétrico corresponde a 240 
manobras/hora; 20% ED e a potência eficaz da talha será igual a: 
 
( ) 



+⋅=
V
R
CCCEF k
t
ttPP 2 kWPEF 14,2
3
12
3
327,3 2
=





+
⋅
=⇒ 
 
De um catálogo de motores elétricos, verifica-se que o motor de potência 
normalizada imediatamente superior à potência eficaz da carga (PN > 2,14kW) é o de 
2,2 kW [3 CV] com os seguintes dados nominais: 
IN = 9 [A] CP / CN = 3,1 n = 1710 [rpm] JM = 0,0080 
IP / IN = 6,8 CK / CN = 3,2 CN = 1,2 [kgf] tbl = 6 [s] 
6. Cálculo do conjugado de aceleração: 
O conjugado resistente da talha pode ser considerado constante. Assim, o conjugado da 
carga referido ao eixo do motor será igual a: 
NmP
n
CC 95,111014,217102
60
2
60 3 =⋅⋅
⋅⋅
=
⋅⋅
=
ππ
 
 
e o conjugado de aceleração será igual a: 
( )
( ) NmC
n
n
CCCC
A
M
C
CKPA
42,2195,112,31,381,92,145,0
45,0
=−+⋅⋅=
−+=
 
 
7. Cálculo do tempo de partida: 
[ ] segtnJ
C
t pN
A
P 136,017100080,00083,0
42,2160
2
60
2 =⇒+
⋅
=⋅
⋅
= ππ 
8. Cálculo da potência admissível – PAD 
Número de manobras: 240 partidas por hora. 
Potência nominal do motor escolhido: PN = 3,7 [kW] 
Potência eficaz: 2,14 [kW] 
_______________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - Exemplo 12 
 
Logo n = 240 man/hora; k = 1; tp = 0,09 e IP / IN = 7,1, que substituídos na equação de PAD 
resulta: 
( )( )α
α
tn
I
Itnk
PP
N
P
NAD 23600
3600
2
−










−
= = ( )( )( )136,024023600
8,6136,024013600
2,2
2
⋅⋅−
⋅⋅⋅− =1,692 kW 
9. Verificação das condições para a especificação do motor: PAD ≥≥ PEF e Ck/CN > 1,8 
PAD = 1,692, PEF = 2,14 ⇒ PAD < PEF ⇒ o motor selecionado não atende as 
solicitações térmicas. 
2ª tentativa: 
Selecionando um motor de mesmas características mecânicas e elétricas, mas de classe 
de isolamento F; pois: 
1
2'
N
N
ADAD PP θ
θ
= 
Verificando, novamente as condições para a correta especificação; temos que: 
!14,2892,1
80
100
692,1 adequadoénãomotorokWkW ⇒<=× 
 
3ª Tentativa: 
 
 Como é pouco provável encontrar (no mercado) um motor de 3cv (motor pequeno) 
com classe de isolamento H escolhemos o próximo motor do catálogo do fabricante, com 
os seguintes dados nominais: 
 Motor trifásico, 4cv (3kW), 220V, 4 polos, 1730rpm, IN=12A, Ip/IN=7,4, CN=1,7kgfm, 
Cp/CN=2,7, Ck/CN=3,2, J=0,0084kgm2, tbl=6Seg. 
 Agora, é necessário verificar se este motor é capaz de atender as solicitações da 
talha. 
 
a) Cálculo do conjugado de aceleração e tempo de partida: 
 
NmP
n
CC 81,111014,217302
60
2
60 3 =⋅⋅
⋅⋅
=
⋅⋅
=
ππ
 
 
( )
( ) NmC
n
n
CCCC
A
M
C
CKPA
47,3281,112,37,281,97,145,0
45,0
=−+⋅⋅=
−+=
 
 
[ ] segnJ
C
t N
A
P 093,017300084,00083,0
47,3260
2
60
2 =+
⋅
=⋅
⋅
= ππ 
_______________________________________________________________________________ 
Seleção e Especificação de Motores Elétricos de Indução - Exemplo 13 
 
 
b) Cálculo da Potência admissível do motor: 
( )
( )136,024023600
8,6136,02403600
3
2
⋅⋅−
⋅⋅−
=ADP 
⇒>⇒=⋅= efADAD PPkWP 45,2818,03 O motor é atende à solicitação térmica 
c) Verificação da solicitação mecânica: 8,1≥
C
K
C
C
 
 
8,152,4
81,11
81,97,12,3 >⇒=⋅⋅=
N
K
C
k
C
C
C
C
 ⇒⇒ atende às solicitações mecânicas 
 
 
10. Conclusão: 
 
Motor adequado ao acionamento da talha: 
 
Motor trifásico, 4cv (3kW), 220V, 4 polos, 1730rpm, IN=12A, Ip/IN=7,4, CN=1,7kgfm, 
Cp/CN=2,7, Ck/CN=3,2, J=0,0084kgm2, tbl=6Seg, classe de isolamento B.