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SEW-EURODRIVE – Solução em Movimento Índice Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 3 1 Introdução.......................................................................................................... 6 2 Acionamentos trifásicos com rotações fixas................................................. 9 3 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência ......................... 26 4 Servoacionamentos ........................................................................................ 34 5 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos ................................. 40 6 Redutores ........................................................................................................ 47 7 Fórmulas da tecnologia de acionamentos ................................................... 57 8 Exemplo de cálculo - acionamento de sistema de translação..... .............. 66 9 Exemplo de cálculo para acionamento de sistema de elevação... ............. 93 10 Ex. de cálculo - transportador corrente com conversor de freq. ..... ....... 104 11 Ex. de cálculo - transportador de rolos com conversor de freq. ............. 108 12 Ex. de cálculo - acionamento mesa giratória com conversor de freq. ...... 113 13 Exemplo de cálculo - correia transportadora............................................. 118 14 Exemplo de cálculo - acionamento de sistema biela-manivela................ 123 15 Exemplo de cálculo - acionamento de fuso ............................................... 127 16 Exemplo de cálculo - pórtico com servoacionamentos ............................ 132 17 Apêndice e legenda ...................................................................................... 149 18 Glossário........................................................................................................ 154 4 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Índice 1 Introdução.......................................................................................................... 6 2 Acionamentos trifásicos com rotações fixas................................................. 9 2.1 Funcionamento dos motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola . 9 2.2 Dados nominais do motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola ....... 11 2.3 Regimes de serviço conforme NBR 7094............................................... 14 2.4 Rendimento η, fator de potência cos ϕ e classe de isolação ................. 15 2.5 Grau de proteção .................................................................................... 17 2.6 Proteção do motor ................................................................................. 18 2.7 Dimensionamento do motor.................................................................... 19 2.8 Partida e comutação suaves................................................................... 20 2.9 Motores com freio ................................................................................... 23 3 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência ......................... 26 3.1 Conversores de freqüência..................................................................... 27 3.2 Motores e motofreios MOVIMOT® com conversor de freq. integrado .... 28 3.3 Operação de motor com conversor de freqüência.................................. 29 3.4 Elaboração de projetos com conversores de freqüência SEW............... 31 4 Servoacionamentos ........................................................................................ 34 4.1 Servomotores.......................................................................................... 35 4.2 Conversores para acionamentos MOVIDRIVE® B ................................. 37 4.3 Fluxograma para a elaboração de projetos ............................................ 39 5 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos ................................. 40 5.1 Características ........................................................................................ 40 5.2 Dimensionamento do motovariador ........................................................ 41 6 Redutores ........................................................................................................ 47 6.1 Redutores padrão para motoredutores................................................... 47 6.2 Dimensionamento de redutores padrão com fator de serviço ................ 50 6.3 Redutores para servoacionamentos ....................................................... 53 6.4 Forças radiais, forças axiais ................................................................... 55 7 Fórmulas da tecnologia de acionamentos ................................................... 57 7.1 Movimentos básicos ............................................................................... 57 7.2 Momento de inércia ................................................................................ 59 7.3 Potência estática ou dinâmica ................................................................ 61 7.4 Forças de resistência.............................................................................. 62 7.5 Torques................................................................................................... 63 7.6 Potências ................................................................................................ 63 7.7 Rendimentos........................................................................................... 63 7.8 Cálculo de fusos ..................................................................................... 64 7.9 Fórmulas especiais ................................................................................. 65 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 5 Índice 8 Exemplo de cálculo - acionamento de sistema de translação ................... 66 8.1 Cálculo de motor..................................................................................... 67 8.2 Dimensionamento do redutor.................................................................. 74 8.3 Acionamento para sistema de translação com 2 velocidades ................ 76 8.4 Acionamento para sistema de translação com conversor de freqüência 82 9 Exemplo de cálculo para acionamento de sistema de elevação................ 93 9.1 Motor com pólos comutáveis .................................................................. 94 9.2 Motor com conversor de freqüência ....................................................... 98 10 Ex. de cálculo - transportador corrente com conversor de freqüência... 104 10.1 Cálculo do motor................................................................................... 105 10.2 Dimensionamento do redutor................................................................ 107 11 Ex. de cálculo - transportador de rolos com conversor de freqüência ... 108 11.1 Cálculo do motor................................................................................... 109 12 Ex. de cálculo - acionamento de mesa giratória com conversor freq. .... 113 12.1 Cálculo do motor................................................................................... 114 12.2 Dimensionamento do redutor................................................................ 117 13 Exemplo de cálculo - correia transportadora............................................. 118 13.1 Cálculo do motor................................................................................... 120 13.2 Dimensionamento do redutor e do variador.......................................... 122 14 Exemplo de cálculo - acionamento de sistema biela-manivela................ 123 14.1 Cálculo do motor................................................................................... 125 15 Exemplo de cálculo - acionamento de fuso ............................................... 127 15.1 Cálculo .................................................................................................. 128 15.2 Verificação do cálculo ...........................................................................129 16 Exemplo de cálculo - pórtico com servoacionamentos ............................ 132 16.1 Otimização dos diagramas velocidade/tempo ...................................... 133 16.2 Cálculo de potência .............................................................................. 135 16.3 Dimensionamento do redutor................................................................ 137 16.4 Escolha do motor .................................................................................. 140 16.5 Escolha da unidade eletrônica para acionamentos .............................. 144 17 Apêndice e legenda ...................................................................................... 149 17.1 Apêndice ............................................................................................... 149 17.2 Legenda ................................................................................................ 151 18 Glossário........................................................................................................ 154 Ref.: Seleção de acionamentos - Manual Edição 09/2005 (1052 3801/BP) 1 6 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Introdução 1 Introdução Introdução A SEW-EURODRIVE é a empresa líder mundial em acionamentos elétricos. A presen- ça mundial da SEW-EURODRIVE, a extensa faixa de produtos e o amplo espectro de serviços significa que a SEW é parceira ideal para os fabricantes de máquinas e plantas novas, com sistemas para acionamento das aplicações mais exigentes. A SEW-EURODRIVE possui muitos anos de experiência na área de engenharia de aci- onamentos, fornecendo soluções para todas as aplicações, graças a um versátil siste- ma modular composto de redutores, variadores, motores, assim como conversores de freqüência e servomotores. A matriz do grupo está localizada em Bruchsal, Alemanha. Os componentes para o sis- tema modular de acionamento da SEW-EURODRIVE são fabricados com os mais altos padrões de qualidade nas fábricas da Alemanha, França, Finlândia, EUA, Brasil e Chi- na. Estes componentes são utilizados nas montadoras em mais de 30 países industri- alizados em todo o mundo. As montadoras oferecem proximidade aos clientes e parti- cularmente curtos prazos de entrega em acionamentos individuais com um alto padrão de qualidade. Os serviços de vendas, consultoria técnica, assistência técnica e peças de reposição da SEW-EURODRIVE são encontrados em mais de 50 países em todo o mundo. A linha de produtos • Motoredutores, redutores e motores –Redutores/motoredutores de engrenagens helicoidais –Redutores/motoredutores de eixos paralelos –Redutores/motoredutores de engrenagens cônicas –Redutores/motoredutores de rosca sem fim – Motoredutores angulares Spiroplan® –Motoredutores Planetários –Redutores Industriais –Redutores/motoredutores com baixa folga angular –Motores de alto rendimento –Motores com freio –Acionamentos para monovias eletrificadas (trolley) –Motoredutores com motores giromagneto –Motoredutores com motores de dupla polaridade –Motoredutores assépticos • Acionamentos controlados eletronicamente – Conversores de freqüência MOVITRAC® – Conversores de freqüência MOVIDRIVE® –Opcionais tecnológicos e de comunicação para os conversores –Motores assíncronos CA e motoredutores CA –Servomotores assíncronos e síncronos e servomotoredutores –Motores com freio e motoredutores –Motores lineares assíncronos e síncronos • Componentes para instalação descentralizada – Motoredutores MOVIMOT® com conversor de freqüência integrado – Motoredutores MOVI-SWITCH® com dispositivo de comutação e proteção inte- grados –Distribuidores de campo, interfaces fieldbus Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 7 1Introdução • Variadores mecânicos de velocidade – VARIBLOC® motoredutor com variador de velocidade por correia "V" – VARIFRIC® motoredutor com variador de velocidade por disco de fricção • Acionamentos à prova de explosão • Serviços –Consultoria Técnica –Desenvolvimento de programas de aplicação –Seminários e treinamentos –Ampla documentação técnica –Serviço ao cliente Rotação fixa ou variável Se forem exigidas uma ou duas rotações, poderá ser aplicado um motoredutor trifásico de velocidade constante ou de pólos comutáveis, ligado à rede. Para mais de dois está- gios de rotação ou para variação contínua da rotação, são aplicados acionamentos con- trolados eletronicamente com MOVITRAC® LT, MOVITRAC® B, MOVIDRIVE® ou MO- VIMOT®. Para pequenas faixas de variação até 1:8 também são utilizados variadores mecânicos VARIBLOC® ou VARIFRIC®. 1 8 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Introdução Controle Os acionamentos podem ser conectados em circuito de controle eletrônico. As vanta- gens desses acionamentos são por exemplo, alto torque de partida, um desempenho especial de aceleração e desaceleração, proteção contra sobrecarga por limitação de torque e de corrente, operação em um ou quatro quadrantes, etc. Além disso, os acio- namentos controlados eletronicamente com MOVITRAC® ou MOVIDRIVE® podem fun- cionar em operação sincronizada, posicionamento ou também ser incluídos através da comunicação fieldbus e controle de fluxo integrado em sistemas de automação. Condições de trabalho Motores assíncronos trifásicos e servomotores com ou sem redutor, devido ao seu de- sign simples e robusto e ao seu alto grau de proteção, são acionamentos seguros, com confiabilidade de serviço, mesmo sob as mais severas condições de operação. Em to- dos os casos, o perfeito conhecimento e a observação das condições de serviço são decisivos para o sucesso. Manutenção Os motores assíncronos trifásicos e os servomotores podem trabalhar por anos em per- feitas condições de funcionamento, sem necessidade de manutenção. A manutenção dos redutores se limita a uma verificação regular do nível e da condição do óleo, assim como às trocas do óleo, conforme especificação. Deve ser observado o tipo de óleo aprovado pela SEW e o volume de abastecimento correto. Peças de desgaste e de re- posição para acionamentos SEW estão disponíveis para pronta entrega, na maioria dos países. Elaboração de projetos Com a grande variedade de seqüências de movimentos, aparentemente todos os casos de acionamento são distintos. Entretanto, os casos de acionamento podem ser reduzi- dos a três soluções padrão: – movimento linear na horizontal – movimento linear na vertical – movimento rotativo Primeiramente são anotados dados de carga como massas, momentos de inércia das massas, velocidades, forças, número de partidas, períodos de trabalho, geometria das rodas e dos eixos. Com esses dados é calculada a potência exigida sob consideração dos rendimentos e é determinada a rotação de saída. Com esses resultados é deter- minado o motoredutor do respectivo catálogo SEW, sob observação das condições in- dividuais de operação. Para a escolha do tipo do motoredutor valem os critérios abaixo relacionados. Uma vez que as características operacionais dos diversos motoredutores divergem entre si, nos próximos capítulos essas características serão apresentadas distintamente. É feita a seguinte sub-divisão: – Acionamentos trifásicos com uma ou mais rotações fixas – Acionamentos trifásicos com conversor de freqüência – Servoacionamentos – Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos – Tipos de redutores Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 9 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Informações detalhadas sobre motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola DR/ DZ/DX são encontradas no catálogo de "Motoredutores". 2.1 Funcionamento dos motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola Devido ao seu design simples, alta confiabilidade de serviço, manutenção reduzida e preço vantajoso, o motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola é o motor elétrico mais utilizado atualmente nas indústrias. Desempenho na aceleração O desempenho na aceleração é descritopela curva característica torque x rotação. De- vido à resistência rotórica em função da rotação no motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola, apresentam valores para o torque durante a aceleração, em função da rota- ção (escorregamento). Motores com pólos comutáveis Na Fig. 2 são mostradas as curvas características de torque x rotação de um motor com pólos comutáveis, com as características típicas. Motoredutores com pólos comutáveis são acionamentos com rotação variável mais econômicos, aplicados frequentemente em sistemas de translação ou elevação. Com isso, a alta rotação serve como comuta- ção rápida, enquanto a baixa rotação é utilizada para posicionamento. 00624AXX Fig. 1: Motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola Tabela 1: Motores com pólos comutáveis frequentemente aplicados Número de pólos Rotação síncrona (rpm a 60 Hz) Ligação 4/2 1800/3600 ∆ / �� (Dahlander) 8/2 900/3600 � / � (bobinagem independente) 6/4 1200/1800 � / � (bobinagem independente) 8/4 900/1800 ∆ / �� (Dahlander) 2 10 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Ponto operacional O motor segue a cada aceleração essa curva característica de torque até o seu ponto operacional estável, onde se cruzam as curvas características da carga e do motor, res- pectivamente. O ponto operacional estável é atingido, quando o momento de carga é inferior ao torque de partida ou ao torque mínimo. Torque de comu- tação nos moto- res com pólos comutáveis Na comutação do motor da bobinagem de 2 pólos para 8 pólos, o motor funciona tem- porariamente como gerador, devido à rotação supersíncrona. Pela transformação da energia cinética em energia elétrica, a desaceleração da alta para a baixa rotação, é realizada com poucas perdas e sem desgaste. O torque médio de comutação dis- ponível para a desaceleração é: O torque médio de comutação MU é a diferença média entre as curvas características para operação com 2 pólos e com 8 pólos respectivamente, na faixa entre a rotação no- minal com 8 pólos e com 2 pólos, respectivamente (faixa sombreada). Unidades para comutação suave Para a redução do torque médio de comutação estão disponíveis unidades eletrônicas para comutação suave, série WPU. MU = Torque médio de comutação MA1 = Torque médio de partida para o enrolamento na baixa rotação , 00625BXX Fig. 2: Curvas características para motor trifásico com pólos comutáveis MA1 = Torque de partida com 8 pólos MA2 = Torque de partida com 2 pólos MS = Torque mínimo MK = Torque máximo MN = Torque nominal ML = Momento de carga [1] = Operação do motor [2] = Operação com frenagens regenerativas [3] = Ponto operacional estável 2P = com 2 pólos 8P = com 8 pólos 1 2 rpm Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 11 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2.2 Dados nominais do motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola Os dados específicos de um motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola são: • Tamanho construtivo • Potência nominal • Regime de serviço • Rotação nominal • Corrente nominal • Tensão nominal • cos ϕ • Rendimento η % • Grau de proteção • Classe de isolação Esses dados, eventualmente mais alguns, constam na plaqueta do motor. Essas indi- cações de plaqueta, conforme NBR 7094 / ABNT, se referem a uma temperatura am- biente de 40 °C e a uma altitude do local de instalação de no máximo 1000 m acima do nível do mar. Número de pólos Os motoredutores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola com uma rotação fixa, ge- ralmente são executados com 4 pólos, uma vez que motores com 2 pólos favorecem a formação de elevados ruídos e também reduzem a vida útil do redutor. Os motores com maior número de pólos da mesma potência (6 pólos, 8 pólos, etc.) exigem uma carcaça maior e são menos econômicos, devido ao rendimento menor e cos ϕ menos favorável, além de serem mais caros. Na tabela abaixo podem ser obtidas as rotações síncronas a diversas polaridades a 50 Hz e a 60 Hz. 03214AXX Fig. 3: Plaqueta do motor Tabela 2: Rotações síncronas nS a 50 Hz e a 60 Hz Número de pólos 2 4 6 8 12 16 24 nS (rpm a 50 Hz) 3000 1500 1000 750 500 375 250 nS (rpm a 60 Hz) 3600 1800 1200 900 600 450 300 2 12 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Escorregamento A rotação nominal do motor nN à potência nominal na operação motora é sempre infe- rior à rotação síncrona nS. A diferença entre a rotação síncrona e a rotação efetiva é o escorregamento, definido como: Para pequenos acionamentos, por exemplo, potência nominal de 0,25 kW, o escorre- gamento é de aproximadamente 10 %, e para acionamentos maiores, por exemplo, potência nominal de 15 kW, o escorregamento é de aproximadamente 3 %. Redução da potência A potência nominal PN de um motor depende da temperatura ambiente e da altitude do local de instalação. A potência nominal indicada na plaqueta vale para uma temperatura ambiente de até 40 °C e para uma altitude máxima do local de instalação de 1000 m acima do nível do mar. Caso a temperatura ou a altitude sejam superiores a estes va- lores, a potência nominal deverá ser reduzida de acordo com a seguinte fórmula: S = Escorregamento [%] nS = Rotação síncrona [rpm] nN = Rotação nominal [rpm] PN1= Potência nominal reduzida [kW] PN = Potência nominal [kW] fT = Fator para redução devido a temperatura ambiente fH = Fator para redução devido a altitude do local de instalação 00627CXX Fig. 4: Redução da potência em função da temperatura ambiente [1] e da altitude [2] 30 40 50 60 °C 1000 2000 3000 4000 m 0.7 0.8 0.9 1.0 fT 0.7 0.8 0.9 1.0 fH [1] [2] Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 13 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas Tolerâncias Conforme norma ABNT NBR 7094 edição 2000 para motores elétricos, são admissíveis as seguintes tolerâncias para a tensão nominal. Essas tolerâncias são válidas também, se em vez de um valor definido para a tensão nominal estiver indicada uma faixa de tensão nominal. Tolerância A A tolerância A descreve a faixa admissível, na qual a freqüência e a tensão podem des- viar do respectivo ponto nominal. O gráfico a seguir descreve esta faixa. O centro das coordenadas designado com "0" marca sempre o ponto para freqüência e tensão nomi- nais, respectivamente. Subtensão / Subdi- mensionamento Os valores de catálogo como potência, torque e rotação, não podem ser observados, quando submetidos à subtensão ou subdimensionamento dos cabos de alimentação dos motores. Isso vale particularmente na operação de partida do motor, onde a cor- rente de partida equivale a um múltiplo da corrente nominal. Tensão e freqüência Tolerância A Rendimento η ≤ 0,851 η > 0,851 -0,15 • (1-η) -0,20 • (1-η) Fator de potência cosϕ Escorregamento PN < 1 kW PN ≥ 1 kW ±30% ±20% Corrente de partida IP (com rotor bloqueado) +20% Torque de partida CP (com rotor bloqueado) -15% Torque máximo CK -10% Momento de inércia Jmot ±10% - 1 - cos 6 ϕ 03210AXX Fig. 5: Faixa da Tolerância A ∆f [%] ∆V [%] 0 +2-2 +5 +3 -3 -5 A 2 14 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2.3 Regimes de serviço conforme NBR 7094 A potência nominal está sempre relacionada a um regime de funcionamento e a um fa- tor de duração do ciclo. S1 Funcionamento à carga constante, com duração suficiente para que o equilíbrio térmico seja atingido. S2 Funcionamento à carga constante durante um tempo determinado, inferior ao neces- sário para atingir o equilíbrio térmico, seguido por um período de repouso de duração suficiente para o motor ter recuperado a temperatura ambiente. S3 Seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual incluindo um período de funciona- mento à carga constante e um período de repouso. Neste regime o ciclo é tal que a cor- rente de partida não afeta significativamente a elevação de temperatura. S4 Seqüência de ciclos de regime idênticos,cada qual incluindo um período de partida sig- nificativo, um período de funcionamento à carga constante e um período de repouso. S5 - S10 Seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual incluindo um período de partida, um período de funcionamento à carga constante, um período de frenagem elétrica rápida e um período de repouso. 03135AXX Fig. 6: Regimes de serviço S1 / S2 / S3 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 15 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas Regime de serviço Para um motor projetado para S1 com 100 % ED, se for exigido um período de ciclo menor, a potência poderá ser aumentada conforme tabela a seguir. Fator de duração do ciclo ED Relação entre tempo em carga e duração do ciclo (duração do ciclo = soma dos tempos em carga e dos tempos em repouso). A duração máxima do ciclo é de 10 minutos. 2.4 Rendimento η, fator de potência cos ϕ e classe de isolação Na plaqueta do motor é indicada a potência de saída como potência nominal PN, ou seja a potência mecânica disponível no eixo, conforme a NBR 7094. Em grandes motores o rendimento η e o fator de potência cos ϕ são mais vantajosos do que em pequenos mo- tores. O rendimento e o fator de potência também se alteram com o grau de utilização do motor, ou seja, com carga parcial eles se tornam menos vantajosos. Tabela 3: Fator de aumento da potência K Regime de serviço Fator de aumento da potência K S2 Tempo de operação 60 min 30 min 10 min 1,1 1,2 1,4 S3 Fator de duração do ciclo ED 60 % 40 % 25 % 15 % 1,1 1,15 1,3 1,4 S4 - S10 Para a determinação da potência nominal e do regime de serviço, devem ser indicados o número e o tipo de partidas por hora, tempo de partida, tempo de carga, tipo de desace- leração, tempo de desaceleração, tempo de marcha em vazio, duração do ciclo, tempo de parada e potência exi- gida. Sob consulta ED = Fator de duração do ciclo [%] Σ te = Soma dos tempos em carga [s] tS = Duração do ciclo [s] Potência aparente Potência ativa Potência nominal U1 = Tensão de rede [V] IP = Corrente por fase [A] 2 16 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Classes de isola- ção conforme NBR 7094 / ABNT Todos os motores SEW são executados de série em classe de isolação F. Na tabela a seguir, constam as elevações de temperatura conforme NBR 7094 / ABNT. Medição da temperatura da bobinagem O aumento da temperatura de um motor com bobinagem de cobre pode ser medido com um ohmímetro, pelo aumento do valor da resistência. ta = constante A influência da temperatura ambiente ta1 e ta2 pode ser desprezada se a temperatura ambiente não se alterar durante a medição. Disso resulta a fórmula simplificada: Pressupondo-se também que a temperatura da bobinagem no estado de frio é igual a temperatura ambiente, o aumento da temperatura é determinado, conforme segue: Tabela 4: Classes de isolação Classe de isolação Limite da elevação de tempera- tura, referente à temperatura do ar de refrigeração de 40 °C Temperatura limite para desligamento pelos termistores B 80 °C 130 °C F 105 °C 150 °C H 125 °C 170 °C t1 = Temperatura da bobinagem no estado de frio em °C t2 = Temperatura da bobinagem em °C no fim do ensaio ta1 = Temperatura do agente refrigerante em °C no começo do ensaio ta2 = Temperatura do agente refrigerante em °C no fim do ensaio R1 = Resistência da bobinagem no estado de frio (t1) em Ω R2 = Resistência no fim do ensaio (t2) em Ω t t t t t t t t t t t t t Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 17 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2.5 Grau de proteção Em função das condições ambientais – alto índice de umidade do ar, meios agressivos, respingos ou jatos de água, pó etc. – os motores e motoredutores trifásicos com ou sem freio são fornecidos nos graus de proteção IP54, IP55, IP56 e IP65 conforme NBR 9884. Caso não seja informado no pedido, os motores assíncronos trifásicos serão fornecidos com grau de proteção padrão IP55. Proteção aumentada contra corrosão para partes de metal e impregnação adicional da bobinagem (proteção contra umidade e ácidos), também são possíveis como o forneci- mento de motores sem ou com freio à prova de explosão conforme ATEX 100a. IP1) 1) IP = International Protection 1º. Numeral característico 2º. Numeral característico Proteção contra corpos estranhos Proteção contra água 0 Não protegido Não protegido 1 Protegido contra corpos estranhos sólidos com ∅ 50 mm e maior Protegido contra gotejamento de água 2 Protegido contra corpos estranhos sólidos com ∅ 12 mm e maior Protegido contra gotejamento de água, com a carcaça inclinada em até 15° em relação à vertical 3 Protegido contra corpos estranhos sólidos com ∅ 2,5 mm e maior Protegido contra chuvisco 4 Protegido contra corpos estranhos sólidos com ∅ 1 mm e maior Protegido contra respingos de água 5 Protegido contra acúmulo de pó Protegido contra jatos de água fracos 6 À prova de pó Protegido contra jatos de água fortes 7 - Protegido contra submersão temporária em água 8 - Protegido contra submersão permanente em água 2 18 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2.6 Proteção do motor Proteção em fun- ção da corrente ou da temperatura A escolha do equipamento de proteção correto determina substancialmente a confiabi- lidade de serviço do motor. Diferencia-se entre equipamento de proteção em função da corrente e em função da temperatura do motor. Equipamentos de proteção em função da corrente, por exemplo são fusíveis e relés bimetálicos. Equipamentos de proteção em função da temperatura, por exemplo são termistores PTC ou sensores bimetálicos (termostatos) na bobinagem. Equipamentos de proteção em função da temperatura Três termistores sensores de temperatura TF são ligados em série no motor e conecta- dos a partir da caixa de ligação a um relé no painel elétrico. Três1 sensores bimetálicos TH - também ligados em série no motor - são inseridos da caixa de ligação diretamente no circuito de monitoração do motor. Termistores PTC ou sensores bimetálicos respon- dem à temperatura máxima admissível na bobinagem. Eles têm a vantagem de as tem- peraturas serem medidas onde elas ocorrem. Fusíveis Os fusíveis não protegem o motor contra sobrecargas. Eles servem exclusivamente para a proteção das redes elétricas, contra curto circuito. Relés bimetálicos Os relés bimetálicos são equipamentos de proteção adequados contra sobrecarga para serviço normal com baixo número de partidas, curtas partidas e correntes de partida não exageradas. Para serviço intermitente com maior número de partidas (> 60 c/h) e para operação com alta inércia, relés bimetálicos não são adequados. Se as constantes de tempo térmicas do motor e do relé não coincidirem, um ajuste da corrente nominal do motor, poderá levar a um disparo precoce desnecessário, ou o não reconhecimento da sobrecarga. Qualificação do equipamento de proteção Na tabela a seguir é apresentada a qualificação dos diversos equipamentos de pro- teção para causas de disparo distintas. 1. Para motores com pólos comutáveis e com bobinagem independente são aplicados seis sensores bimetálicos. Tabela 5: Qualificação dos equipamentos de proteção A = proteção ampla B = proteção limitada C = sem proteção Equipamento de proteção em função da corrente Equipamento de proteção em função da temperatura fusível relés bimetálicos termistor (TF) sensor bimetálico (TH) Sobrecorrentes até 200 % IN C A A A Alta inércia, reversão C B A B Serviço intermitente até 60 c/h2) C B A A Bloqueio C B B B Falta de fase C B A A Desvio da tensão C A A A Desvio da freqüência C A A A Refrigeração do motor insuficiente C C A A Defeito de rolamento C C A A Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 19 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2.7 Dimensionamento do motor Regime S1 O momento de cargaé o fator determinante no regime S1. Cada motor é dimensionado conforme a sua utilização térmica. Freqüentemente ocorre o caso de aplicação do motor a ser ligado uma vez (S1 = regime contínuo = 100 % ED). A potência exigida calculada do momento de carga da máquina é igual à potência no- minal do motor. Regime S3/S4 O momento de inércia e um alto número de partidas são os fatores determinantes nos regimes S3 e S4. O caso de acionamento com alto número de partidas e baixo torque resistente, como por exemplo o acionamento de sistema de translação, é amplamente aplicado. Neste caso, de modo algum a potência exigida é determinante para o dimensionamento do motor, mas sim o número de partidas do motor. Devido às freqüentes ligações, e con- sequentemente à circulação de altas correntes de partida, o motor é submetido a um aquecimento elevado. Se o calor absorvido for superior ao calor dissipado pela ventila- ção do motor, haverá um aquecimento inadmissível da bobinagem. Com a escolha da classe de isolação adequada ou por ventilação forçada, pode ser aumentada a capaci- dade de carga térmica do motor. Número de parti- das em vazio Com o número de partidas em vazio Z0, o fabricante indica o número de partidas ad- missíveis do motor a 50 % ED, sem momento resistente e massa externa. Isto significa, quantas vezes por hora o motor pode acelerar o momento de inércia de seu rotor até a rotação máxima, sem momento resistente a 50 % ED. Número de parti- das admissíveis Caso deva ser acelerado um momento de inércia adicional ou se um momento de carga adicional ocorrer, aumentará o tempo de aceleração do motor. Uma vez que durante esse tempo de aceleração circula uma corrente elevada, o motor sofrerá um aumento da carga térmica e, por conseguinte, se reduz o número de partidas admissíveis. Os números de partidas admissíveis dos motores podem ser calculados por aproxima- ção: Z = Número de partidas admissíveis Z0 = Número de partidas em vazio do motor a 50 % ED KJ = f (JX, JZ, JM) Fator para cálculo: momento de inércia adicional KM = f (ML, MH) Fator para cálculo: momento resistente na aceleração KP = f (PX, PN, ED) Fator para cálculo: potência estática e fator de duração do ciclo ED 2 20 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Os fatores KJ, KM e KP podem ser calculados para a respectiva aplicação, com base nos diagramas abaixo. 2.8 Partida e comutação suaves Conexão estrela-triângulo O torque de um motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola pode ser influenciado pelo circuito externo com auto-transformador e resistência ou reatores em série, ou por diminuição da tensão. A forma mais simples é a denominada conexão � / ∆. Se a bo- binagem do motor for projetada com conexão em triângulo, por exemplo para tensão de rede de 380 V e o motor na fase de partida, conectado em estrela a rede de 380 V, re- sultará um torque de somente 1/3 do torque na conexão em triângulo. As correntes, in- clusive a corrente de partida, também alcançam somente 1/3 do valor em relação a co- nexão em triângulo. Ventilador pesado Para determinadas aplicações, a redução da aceleração na partida e da desaceleração na parada e, por conseguinte, uma aceleração suave e uma desaceleração suave, po- dem ser obtidas pelo momento de inércia adicional de um ventilador de ferro fundido cinzento. Neste caso, deve ser verificado o número de partidas. Alternativas para a comutação estrela-triângulo Por meio de um transformador de partida, bobinas de reatância ou resistores adequa- dos é alcançado um efeito comparável com a conexão em estrela-triângulo, com o torque podendo ser variado de acordo com a grandeza das bobinas e dos resistores aplicados. em função do momento de inércia adicional em função do momento resistente na aceleração em função da potência estática e do fator de duração do ciclo ED JX = Soma de todos os momentos de inércia externos, referido ao eixo do motor JZ = Momento de inércia do ventilador pesado JM = Momento de inércia do motor ML = Momento resistente durante a aceleração MH = Torque médio de partida PS = Potência exigida após a aceleração (potência estática) PN = Potência nominal do motor Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 21 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas Redução de torque em motores com pólos comutáveis Na comutação da rotação alta para rotação baixa em motores com pólos comutáveis, eventualmente poderá ser necessário efetuar respectivas reduções do torque, uma vez que os torques de comutação são maiores do que os torques de partida. Neste caso, à parte da bobina e resistor, pode ser utilizada como solução econômica uma comutação bifásica. Isso significa, que o motor durante a comutação é operado por um determina- do tempo (ajustável com um relé temporizador) só com duas fases na bobinagem para a baixa rotação. Com isso, o campo magnético rotativo simétrico é distorcido e o motor recebe um torque de comutação menor. ou MU2ph = torque de comutação médio com 2 fases MU = torque de comutação médio com 3 fases MA1 = torque de partida na baixa rotação , Para sistemas de elevação, por razões de segurança, não deve ser utilizada a comu- tação de 2 fases! 00629CXX Fig. 7: Comutação de pólos 1 Contatores para sentido de rotação 2 Contatores para velocidade 3 Retificador do freio 4 Freio n1 Baixa rotação n2 Alta rotação 5 Redução do torque na comutação por A Bobina para comutação B Resistor para partida suave com curto- circuito (Kusa) C Comutação de 2 fases A) B) C) L1 L2 L3 M 1 3 4 2 5 n1 n2 2 22 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Ainda mais vantajosa é a aplicação da unidade eletrônica para comutação suave WPU, a qual, na comutação, interrompe eletronicamente a 3ª fase e a religa precisamente no tempo certo. As unidades eletrônicas para comutação suave WPU são inseridas em duas fases e conectadas em função do tipo de bobinagem e do tipo de conexão. 1812193 Fig. 8: Unidade eletrônica para comutação suave WPU Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 23 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas 2.9 Motores com freio Informações detalhadas sobre características de frenagem em relação com diversos re- tificadores de freios e unidades de controle encontram-se nos catálogos SEW e no ma- nual de freios. Aplicação e funcionamento Para muitos casos de aplicação, nos quais é necessário um posicionamento relativa- mente preciso, o motor deve ter um freio mecânico. À parte dessas aplicações onde o freio mecânico é utilizado como freio de serviço, motores com freio também são aplica- dos onde se exige segurança. Por exemplo, em sistemas de elevação, nos quais o mo- tor é parado eletricamente em uma determinada posição, atua o "Freio", para a fixação segura da posição. Exigências de segurança semelhantes valem para a irregularidade operacional "Interrupção da tensão de rede". Neste caso, os freios mecânicos nos mo- tores garantem as paradas de emergência. • com a ligação da tensão os freios aliviam eletromagneticamente • com o desligamento da tensão eles atuam automaticamente por efeito de mola Tempos de res- posta dos freios Os freios dos motores SEW, devido ao seu sistema com duas bobinas controlado ele- tronicamente, são aliviados com tempo de resposta particularmente curto. O tempo de atuação do freio é geralmente muito longo, porque o retificador de freio lo- calizado na caixa de ligação do motor é alimentado diretamente a partir da placa de bor- nes do motor. Quando o motor é desligado, enquanto está em rotação, ele gera uma tensão (de remanência) regenerativa, que retarda a atuação do freio. Assim, o desliga- mento da tensão do freio exclusivamente no lado CA tem como conseqüência retarda- mentos consideráveis, devido à auto indução da bobina de freio. Neste caso, a única possibilidade é o desligamento simultâneo dos lados CA e CC, no circuito da bobina de freio.00630BXX Fig. 9: Motor trifásico com freio e freio a disco 2 24 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com rotações fixas Torques de frenagem Os freios a disco SEW têm o seu torque ajustável por variação de molas. Para a solici- tação do motor, o torque de frenagem deve ser selecionado dos dados de catálogo, conforme a necessidade. Para sistemas de elevação por exemplo, por razões de segu- rança, o torque de frenagem deve ser dimensionado com o dobro do valor do torque nominal do motor necessário. Se na solicitação não tiver indicação, o motor será forne- cido com o torque de frenagem máximo. Carga limite No dimensionamento do freio, particularmente para frenagens de emergência, observar que o trabalho máximo admissível do freio por frenagem não deve ser excedido. Os res- pectivos diagramas que mostram esses valores em função do número de partidas e da rotação do motor, se encontram nos catálogos SEW e no manual dos freios. Distância de fre- nagem e pre- cisão de posicio- namento O tempo de desaceleração se compõe de dois tempos individuais: • Tempo de atuação do freio t2 • Tempo de frenagem mecânica tB Durante o tempo de frenagem mecânica, a rotação do motor é reduzida. Durante o tem- po de atuação do freio a rotação normalmente permanece constante. Em casos espe- ciais por exemplo, em acionamentos de sistemas de elevação na operação de descida, quando o motor já está desligado e o freio ainda não atuou, o tempo de frenagem po- derá até aumentar. A tolerância para a distância de frenagem sob condições secundárias inalteradas é de ± 12 %. Com tempos de desaceleração bem curtos, a influência do controle elétrico (tempos de resposta de relés ou de contatores) poderá prolongar a distância até a pa- rada. Com controles programáveis poderão apresentar-se retardamentos adicionais por tempos de operação dos programas e por priorização de sinais de saída. Alívio mecânico do freio Adicionalmente o freio poderá ser aliviado mecanicamente. Para o alívio mecânico, o fornecimento inclui uma alavanca de alívio (com retorno automático) ou um parafuso de alívio (sem retorno automático). Aquecimento do freio Para condições ambientais especiais como por exemplo operação ao ar livre com fortes variações da temperatura, ou na faixa de baixas temperaturas (frigorífico) é necessário proteger o freio contra congelamento. Isso requer uma unidade de controle especial (in- clusa no programa de fornecimento SEW). Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 25 2Acionamentos trifásicos com rotações fixas Contatores de freio Em conseqüência à alta carga de impulsos de corrente e à tensão contínua a ser ligada em carga indutiva, os dispositivos de comando para a tensão do freio e para o desliga- mento no lado CC devem ser ou contatores de CC especiais, ou contatores de CA adaptados com contatos da categoria de utilização AC3 conforme a EN 60947-4-1. A escolha do contator de freio para ligação a rede é bem simples: Para as tensões padrão de 220 VCA e 380 VCA é escolhido um contator de potência com uma potência nominal de 2,2 kW ou 4 kW para operação AC3. Para 24 VCC o contator é dimensionado para operação DC3. Frenagem por contracorrente e por CC Frenagens por contracorrente ou operação reversível, ou seja, inversão das fases de alimentação do motor à rotação máxima, sujeitam o motor a uma alta carga mecânica e térmica. Essa alta carga mecânica também é transmitida aos redutores e ele- mentos de transmissão do sistema. Neste caso, consultar sempre o fabricante dos acionamentos. Com frenagem CC, motores sem freio podem ser freados mais, ou menos rapidamente, em função da intensidade da CC. Uma vez que esse tipo de frenagem causa um aquecimento adicional do motor trifásico, aqui também deverá ser consultado o fabri- cante. 3 26 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência 3 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência Informações detalhadas sobre acionamentos trifásicos com conversores de freqüência, são encontradas nos catálogos dos conversores de freqüência MOVITRAC® LT, MO- VITRAC® B e MOVIDRIVE®, no catálogo MOVIMOT®, no manual de sistemas "Siste- mas de acionamentos para instalação descentralizada". Motores e motoredutores trifásicos são controlados eletronicamente por conversores de freqüência, com variação da rotação sem escalonamento. O conversor de freqüên- cia fornece uma freqüência de saída ajustável, com a tensão de saída se alterando pro- porcionalmente. Para aplicações com instalação descentralizada também são utilizados motores e mo- tofreios MOVIMOT® com conversor de freqüência integrado. 04077AXX Fig. 10: Conversores de freqüência SEW MOVITRAC® LT, MOVITRAC® B e MOVIDRIVE® 04791AXX Fig. 11: Motores e motofreios MOVIMOT® com conversor de freqüência integrado Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 27 3Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência 3.1 Conversores de freqüência O acionamento perfeito para o controle e comando eletrônico de motores elétricos as- síncronos trifásicos e servomotores. A SEW possui exatamente o que é necessário para a aplicação, desde acionamentos para variação de velocidade até controles pre- cisos e confiáveis em aplicações que exigem elevada dinâmica e precisão. MOVITRAC® LT A linha de conversores de freqüência MOVITRAC® LT consiste de uma série de produ- tos em dois tamanhos físicos, projetados para fornecer acionamentos com alto rendi- mento e fácil utilização para motores de indução trifásicos, na faixa de potência 0,37 kW até 160 kW. O MOVITRAC® LT utiliza controle de tensão e freqüência ou vetorial em malha aberta para regular a velocidade do motor. O controle digital é combinado com a tecnologia de ponta do semicondutor de potência IGBT para fornecer solução compacta nas aplica- ções em geral. O produto é projetado com a facilidade de utilização e de instalação, jun- to com a programação e a colocação em operação simples, deste modo, minimizando o custo total aplicado na solução de um acionamento. MOVITRAC® B O MOVITRAC® B é uma família de conversores de freqüência vetorial, compactos na potência de 0,25 até 2,2 kW, com tensão de alimentação de 220 VCA para redes mo- nofásicas e na potência de 0,25 até 75,0 kW, com tensão de alimentação de 380...500 VCA para redes trifásicas. Estas unidades podem ser equipadas com um controle ma- nual opcional para simples colocação em funcionamento. MOVIDRIVE® B Os conversores de freqüência MOVIDRIVE® B com uma faixa de potência de até 132 kW, atendem às mais altas exigências de dinâmica e precisão de controle. Esses conversores com controle vetorial são previstos para a instalação em painéis elétricos. Eles podem ser instalados em série, são compactos e otimizados para ins- talação em espaço reduzido. VFC As execuções com VFC (Controle de fluxo por tensão) com ou sem realimentação da rotação, permitem uma alta precisão de controle de acionamentos assíncronos. CFC MOVIDRIVE® com CFC (Controle de fluxo por corrente) atende às mais altas exigên- cias de precisão e dinâmica. Acionamentos assíncronos com MOVIDRIVE® e CFC ad- quirem características de "Servo". 3 28 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência 3.2 Motores e motofreios MOVIMOT® com conversor de freqüência integrado O MOVIMOT® representa o novo conceito de descentralização de sistemas, sendo um conversor de freqüência instalado dentro da caixa de ligação do motor. Pode ser forne- cido na faixa de potência de 0,37 até 3 kW. Tensão de alimentação: 3 x 380...500 VCA, 3 x 200...240 VCA, 50/60 Hz Rotações nominais: 1400, 1700 e 2900 rpm. Suas principais características são: • Pequeno volume da unidade • Versatilidade na aplicação • Integração de todas as conexões elétricas entre o conversor e o motor imune a ruí- dos • Projetado com dispositivos de proteção integrados •Ventilação do conversor, independente da velocidade do motor • Economia de espaço no painel elétrico e não necessita de cabos blindados no motor • Ajustes padrão dos parâmetros otimizados para a maioria das aplicações comuns • Alta capacidade de sobrecarga de 1,5 CN • Compatibilidade com os padrões EMC EN 50081 (nível A) e EN 50082 • Fácil instalação, colocação em operação, manutenção, adaptação em aplicações já existentes e troca O MOVIMOT® é uma ótima alternativa eletrônica aos motores de dupla polaridade ou motovariadores mecânicos. O MOVIMOT® está disponível em todas as execuções e formas construtivas padrão, como motoredutor de engrenagens helicoidais, cônicas ou de rosca sem-fim, de eixos paralelos, tipo Spiroplan®, ou planetário. Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 29 3Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência 3.3 Operação de motor com conversor de freqüência Curvas características de funcionamento Torque constante até a freqüência de rede Pela variação da freqüência e da tensão, a curva característica de torque x rotação do motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola, pode ser deslocada ao longo do eixo da rotação (veja a Fig. 12). Na faixa da proporcionalidade entre U e f (Faixa A) o motor é operado com fluxo constante, podendo ser carregado com torque constante. Quando a tensão atinge o valor máximo e a freqüência continua sendo aumentada, ocorre a dimi- nuição do fluxo e, consequentemente, do torque disponível (atenuação do campo, faixa F). Até o ponto de arriamento o motor pode ser operado na faixa proporcional (A) com torque constante e na faixa de atenuação do campo (F) com potência constante. O torque máximo MK diminui quadraticamente. A partir de uma determinada freqüência torna-se MK < torque disponível, por exemplo, com freqüência de inflexão f1 = 60 Hz – e MK = 2 x MN a partir de 100 Hz – e MK = 2,5 x MN a partir de 125 Hz. 00640BXX Fig. 12: Curvas características de funcionamento com torque constante e potência constante (Faixa de atenuação do campo) f1 = Freqüência de inflexão A = Faixa proporcional F = Faixa de atenuação do campo 60 3 30 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência Torque nominal constante até √3 x freqüência de rede Uma outra alternativa é a operação com tensão e freqüência acima dos valores nomi- nais, por exemplo: Motor: 220 V / 60 Hz (Conexão ∆) Conversor: UA = 380 V a fmáx = 380/220 x 60 Hz = 104 Hz Pelo aumento da freqüência, o motor poderia fornecer 1,73 vezes o valor da potência. Entretanto, devido à alta carga térmica do motor em serviço contínuo, a SEW recomen- da a escolha do motor com potência nominal próxima maior do catálogo (com classe de isolação F!) por exemplo: Potência do motor de catálogo PN = 4 kW potência útil com conexão em � e fmáx = 104 Hz: PN‘ = 5,5 kW Com isso, este motor ainda tem uma potência 1,37 vezes acima da potência de catálo- go. Devido a operação com campo não atenuado, neste modo de operação o torque máximo é mantido no mesmo nível como na ligação a rede. Deverá observar-se o desenvolvimento de ruídos mais acentuados do motor devido a rotação mais alta do ventilador, bem como a transmissão de maior potência pelo redutor (escolher o fator fB com valor adequado). O conversor deverá ser dimensionado para a potência mais alta (neste exemplo 5,5 kW) porque a corrente de serviço do motor, de- vido a conexão em ∆ é mais alta do que na conexão em �. 00642BXX Fig. 13: Curvas características de funcionamento com torque nominal constante 380 220 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 31 3Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência Dimensiona- mento do Motor Ventilação Para um torque constante é pressuposta uma refrigeração constante dos motores, tam- bém na faixa de baixas rotações. Isso não é possível com motores autoventilados uma vez que, com a rotação decrescente também se reduz a ventilação. Se não for aplicada uma ventilação forçada, deverá ser reduzido o torque. Com torque constante, uma ven- tilação forçada poderá ser dispensada somente se o motor for sobredimensionado. A superfície do motor maior em relação à potência de saída, pode dissipar melhor o calor também à baixas rotações. O momento de inércia da massa maior poderá eventual- mente tornar-se problemático. Consideração do sistema global Na escolha da freqüência máxima também devem ser considerados os dados do mo- toredutor. A alta velocidade periférica do estágio de entrada, com as suas conseqüên- cias (perdas por agitação, rolamentos e retentores sofrendo influências, formação de ruídos), limita a rotação máxima admissível do motor. O limite inferior da faixa de fre- qüência é determinado pelo sistema global. Suavidade da rotação / Precisão do controle A suavidade da rotação em baixas velocidades é influenciada pela qualidade da tensão de saída senoidal gerada. A estabilidade da rotação sob carga é determinada pela qua- lidade da compensação do escorregamento e de IxR ou alternativamente por um con- trole da rotação através de um encoder instalado no motor. 3.4 Elaboração de projetos com conversores de freqüência SEW As curvas características de funcionamento do motoredutor trifásico utilizadas pela SEW, estão descritas no capítulo Operação de motor com conversor de freqüência / curvas características de funcionamento. Indicações detalhadas para a elaboração de projetos se encontram nos catálogos MOVIDRIVE®, MOVITRAC® B e MOVITRAC® LT. Diretivas SEW para dimensio- namentos Para a operação com conversor os motores devem ser executados na classe de isola- ção F. Além disso, devem ser previstos termistores TF ou termostatos TH. Os motores devem ser operados somente com a potência próxima de catálogo ou com ventilação forçada. 3 32 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência Devido a faixa de rotações, rendimento e cos ϕ dá-se preferência para a utilização de motores com 4 pólos. As possibilidades a seguir estão disponíveis para escolha: Faixa de velocidade Faixa de rotação é a faixa na qual o motor é operado constantemente. Baixas rotações por curtos períodos (por exemplo, na partida ou em posicionamentos) não precisam ser consideradas na determinação da faixa. Torque máximo Na escolha da rotação máxima na faixa de atenuação do campo com base na freqüên- cia máxima, deverá ser observado que o torque nominal MN60Hz (referente a freqüência nominal) se reduz proporcionalmente de forma inversa, o torque máximo MK, entretan- to, de forma quadrática inversa. Para se garantir uma operação segura contra arriamen- to, a relação MK/MN deverá permanecer > 1 (nós recomendamos no mínimo 1.25, veja a Fig. 14). Tabela 6: Execução dos motores Faixa de rotação a fmáx = 60 Hz Execução recomendada do motor Potência Ventilação1) 1) No caso de motores com freio, assegurar uma ventilação adequada da bobina de freio (veja o manual dos freios, anteriormente à publicação: Prática da Tecnologia de Acionamentos – Freios a disco SEW) Classe de isolação Termistor TF / Termostato TH 1 : 5 PC Própria F sim 1 : 20 e maior PN Forçada F sim PN = potência do motor de catálogo (sem redução) PC = potência reduzida = utilização com a potência de catálogo do motor anterior 00643BXX Fig. 14: Torque máximo diminuindo quadraticamente 60 60 70 80 90 100 110 120 130 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 33 3Acionamentos trifásicos com conversores de freqüência Operação em paralelo A operação em paralelo de vários motores com um único conversor não garante ope- rações sincronizadas. Em função da carga de cada um dos motores, a rotação poderá diminuir por escorregamento em até cerca de 100 rpm entre funcionamento em vazio e carga nominal. O desvio da rotação é quase constante por toda a faixa de rotações e também não pode ser corrigido pelo conversor por compensação do escorregamentoe de IxR. As medidas de ajuste no conversor abrangem forçosamente todos os motores, portanto, também os sem carga no momento. Proteção do cabo de alimentação do motor Na operação de vários motores em paralelo com um só conversor, cada cabo de ali- mentação de motor deve ser equipado individualmente com um relé térmico (ou inter- ruptor automático como proteção combinada do cabo), porque a ação de limitação da corrente do conversor abrange todos os motores operados em paralelo. Barramento de alimentação É possível ligar e desligar motores individualmente em barramentos de alimentação su- pridos por um conversor SEW. Em um barramento, a soma das correntes nominais dos motores poderá resultar no máximo na corrente nominal do conversor, ou 125 % da cor- rente nominal do conversor à carga quadrática, bem como, à operação com torque constante sem sobrecarga. Opcionais Os conversores de freqüência podem ser complementados com funções adicionais, conforme a necessidade. Devido a grande variedade de opcionais possíveis, com os conversores de freqüência SEW pode ser solucionado um grande número de aplica- ções. Estão disponíveis por exemplo: • Opcionais para aplicações – Controle da rotação – Funções de entrada/saída – Controle de operação sincronizada – Controle de posicionamento – Cames eletrônicos – Serra móvel – Bobinador/desbobinador com a tensão de tração mantida constante • Opcionais para comunicação – Unidades de controle manual – Interfaces seriais – Interfaces Fieldbus 4 34 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Servoacionamentos 4 Servoacionamentos Informações detalhadas sobre servoacionamentos encontram-se nos catálogos "Servomotoredutores", no Manual de Sistema "Conversores para Acionamentos MOVIDRIVE®" e no manual "Prática da Tecnologia de Acionamentos Servoacionamen- tos". Fig. 15: Conversores para acionamentos MOVIDRIVE® B, servomotores síncronos e assíncronos respectivamente 04081abp Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 35 4Servoacionamentos Definição Na moderna tecnologia de acionamentos, para muitas aplicações são feitas altas exigências a: • Dinâmica • Precisão de posicionamento • Precisão da rotação • Faixa de variação • Torque constante • Capacidade de sobrecarga Dinâmica As exigências à dinâmica, ou seja, o desempenho de um motor no tempo, resultam de operações cada vez mais rápidas, da elevação dos tempos de ciclo e da produtividade correlativa de uma máquina. Precisão A alta precisão determina freqüentemente as possibilidades de aplicação de um siste- ma de acionamento. Um sistema de acionamento dinâmico moderno deve atender a essas exigências. Faixa de variação da rotação Servoacionamentos são sistemas de acionamento que apresentam um desempenho dinâmico, altamente preciso e com capacidade de sobrecarga em uma larga faixa de variação da rotação. 4.1 Servomotores Estrutura A SEW oferece servomotores assíncronos e síncronos. Os estatores desses dois mo- tores em princípio são semelhantes, enquanto que os rotores são de execuções distin- tas: • o servomotor assíncrono tem rotor de gaiola e o campo magnético é gerado por in- dução • o servomotor síncrono tem ímãs permanentes colados no rotor, os quais geram um campo magnético constante 4 36 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Servoacionamentos Curvas características torque x rotação Na curva característica torque x rotação do servomotor, tornam-se visíveis três limites que devem ser observados no projeto de um acionamento: 1. O torque máximo de um motor é determinado pela execução mecânica deste. No servomotor síncrono, é importante a capacidade de carga dos ímãs permanentes. 2. Apresentam-se limitações de torque na faixa superior das rotações devido a tensão nos bornes. Isso acontece em função da tensão no circuito intermediário e da queda de tensão nos condutores. Devido a fcem (força contra-eletromotriz) a corrente má- xima não pode mais ser aplicada. 3. Um outro limite é a utilização térmica do motor. Na elaboração do projeto é calculado o torque efetivo. Esse deve situar-se abaixo da curva característica S1 para serviço contínuo. Exceder o limite térmico poderá causar uma danificação da isolação da bobinagem. 00226BXX Fig. 16: Exemplo de curvas características torque x rotação de um servomotor síncrono e outro assíncrono VY = Ventilação forçada para motores síncronos VR = Ventilação forçada para motores assíncronos rpm rpm rpm rpm rpm Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 37 4Servoacionamentos 4.2 Conversores para acionamentos MOVIDRIVE® B Características O MOVIDRIVE® MDX60B/61B é a nova geração dos conversores de freqüência da SEW-EURODRIVE. A nova série B dos conversores de freqüência MOVIDRIVE® apre- senta uma estrutura modular, fornece funções melhores na faixa de potência mais bai- xa, mais funções básicas e maior capacidade de sobrecarga. Os acionamentos CA com a mais moderna tecnologia de conversor digital podem ser utilizados sem restrições na faixa de potência de 0,55 até 160 kW. Os níveis de desem- penho dinâmico e controle de qualidade podem ser obtidos com o MOVIDRIVE® para motores assíncronos CA, onde anteriormente eram possíveis somente utilizando ser- voacionamentos ou motores CC. As funções de controle integradas e a possibilidade de melhorar o sistema com opcionais de tecnologia e comunicação, resultam em siste- mas destinados a níveis de rendimento particularmente altos nas condições de sua am- pla faixa de aplicações, planejamento de projeto, colocação em operação e funciona- mento. Emissão baixa Os conversores de freqüência MOVIDRIVE® MDX60B/61B são produzidos conforme normas de emissão particularmente baixa, mas com o habitual alto nível de qualidade. Uma característica especial é o uso coerente de materiais de solda livres de chumbo, na produção de eletrônicos. Estes processos livre de chumbo estão de acordo com a Diretiva RoHS EU e a lei planejada no equipamento eletrônico. Linha de produtos Há três séries da linha de produtos MOVIDRIVE®: • MOVIDRIVE® MDX60B: conversor de freqüência para motores assíncronos CA sem realimentação por encoder. As unidades não possuem opcionais. • MOVIDRIVE® MDX61B: conversor de freqüência para motores assíncronos CA com ou sem realimentação por encoder, ou para servomotores síncronos e assíncronos. As unidades possuem opcionais. • MOVIDRIVE® MDR60A: conversores de freqüência MOVIDRIVE® (380/500 V) ope- rando em modo regenerativo com realimentação de energia na rede de comunica- ção. Versões Os conversores de freqüência MOVIDRIVE® MDX60B/61B são disponíveis em duas versões cada, isto é, versão padrão e versão aplicação Versão padrão As unidades são equipadas com sistema de controle de posicionamento integrado IPOSPLUS®, como padrão. O MOVIDRIVE® MDX61B pode ser aumentado com os op- cionais disponíveis. A versão padrão é indicada pelos dígitos "00" no final da denomi- nação dos tipos. Versão aplicação Além das características da versão padrão, estas unidades incluem as funções tecnoló- gicas "came eletrônico" e "operação em sincronismo angular interna". Pode-se também utilizar todos os módulos aplicativos disponíveis no pacote MOVITOOLSplus® com as versões aplicação. A versão aplicação é indicada pelos dígitos "0T" no final da denomi- nação dos tipos. Systembus Com o Systembus (SBus) existente por padronização, várias unidades MOVIDRIVE® podem ser interligadas. Com isso, pode ser realizada uma rápida transmissão de dados entre as unidades. 4 38 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Servoacionamentos Opcionais – Interfaces Fieldbus PROFIBUS, INTERBUS, CAN, DeviceNet e Ethernet – Operação sincronizada – Controle de posicionamento – Placa de entrada/saída – Avaliação de encoders absolutos e incrementais – Unidade de controle com texto por extenso, removível, com memória de parâmetros – Unidade de potência regenerativa à rede – Resistores de frenagem – Filtrosde rede, bobinas de rede, bobinas de saída, filtros de saída, etc. – Módulos para aplicações Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 39 4Servoacionamentos 4.3 Fluxograma para a elaboração de projetos No fluxograma a seguir é mostrado esquematicamente o procedimento na elaboração do projeto de um acionamento para posicionamentos. Informações necessárias para a máquina a ser acionada • Dados técnicos e condições ambientais • Precisão de posicionamento / Faixa de variação • Cálculo do ciclo operacional Cálculo dos dados de aplicação relevantes • Potência estática, dinâmica, regenerativa • Rotações • Torques • Diagrama operacional (carga efetiva) Escolha do redutor • Determinação do tamanho do redutor, redução do redutor e execução do redutor • Verificação da precisão de posicionamento • Verificação da carga do redutor (Ma máx ≥ Ma (t) ) Escolha do sistema em função de • Precisão de posicionamento • Faixa de variação • Controle (Posição / Rotação / Torque) Tipo de acionamento assíncrono ou síncrono • Aceleração • Torque máximo • Rotação mínima de serviço do motor Escolha do motor • Torque máximo < 300 % MN • Torque efetivo < MN à rotação média • Relação dos momentos de inércia das massas JL / JM • Rotação máxima • Carga térmica (faixa de variação / fator de duração cíclica) • Equipamento do motor • Atribuição redutor-motor Escolha do conversor • Atribuição motor-conversor • Potência contínua e potência máxima • Escolha do resistor de frenagem ou do módulo regenerativo • Escolha dos opcionais (controle / comunicação / funções de tecnologia) Verificar se todas as outras exigências foram atendidas. 5 40 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos 5 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos Informações detalhadas encontram-se no catálogo "Motovariadores". 5.1 Características Muitas seqüências de movimentos requerem acionamentos com estreita faixa de varia- ção de rotação, sem exigências especiais à constância de rotação, por exemplo estei- ras transportadoras, agitadores, misturadores, etc. Nestes casos, com a ajuda de varia- dores mecânicos, a rotação de cada uma das máquinas é simplesmente ajustada para um valor adequado. Os variadores mecânicos muitas vezes são combinados com um redutor. Os variadores mecânicos são acionados por motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola. Variadores amplamente aplicados Amplamente aplicados são: • Variadores com disco de fricção, com faixa de variação limitada em aprox. 1 : 5. • Variadores com correia em V, com faixa de variação limitada em aprox. 1 : 8. As faixas de variação podem ser aumentadas com a aplicação de motores com pólos comutáveis (por exemplo 4/8 pólos). Regulabilidade, Tempo de regulação Devido a tempos de regulação relativamente longos 20 ... 40 s, o controle com esses variadores mecânicos é bastante lento. Por essa razão, esses acionamentos não são utilizados em sistemas que exigem controle/regulagem de velocidade. 04083AXX Fig. 17: Motovariador com disco de fricção VARIFRIC® com redutor de eixos paralelos e motovariador com correia em V VARIBLOC® com redutor de engrenagens cônicas Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 41 5Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos 5.2 Dimensionamento do motovariador Para o dimensionamento dos motovariadores devem ser conhecidos além da potência requerida e da faixa de variação da rotação, também a temperatura ambiente, a altitude do local de instalação e o regime de serviço. A fig. 18 mostra a potência de saída Pa, o rendimento η e o escorregamento s em função da redução i. Critérios para o dimensiona- mento Uma vez que variadores mecânicos são conversores não somente de rotação, mas também de torque, eles devem ser dimensionados por diversos critérios: – por torque constante – por potência constante – por torque e potência constantes (sempre em faixas de rotação parciais) No gráfico acima exposto são mostradas as curvas de Pa, s e η, conforme as medições feitas em variadores sob carga. No diagrama é mostrada uma estreita ligação entre ren- dimento e escorregamento em relação à redução ajustada. Por razões de caráter mecânico, como fricção máxima entre correia (disco de fricção) e velocidade periférica máxima, bem como, coeficientes de atrito em função da velocidade, aqui não há rela- ções lineares. Portanto, para a aplicação ideal de um variador mecânico é necessária uma consideração diferenciada para cada caso. 00633BXX Fig. 18: Valores característicos dos variadores Pa = Potência η = Rendimento s = Escorregamento i0 = Redução do variador 0 1 2 3 � 000 3 0.3 i0 S [%] 0.9 Pa Pa � s Redução na0 = Rotação de saída sem carga ne0 = Rotação de entrada sem carga 5 42 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos Dimensiona- mento para torque constante Na maioria dos casos de aplicação é requerido um torque de saída constante, por toda a faixa de variação. Os motovariadores dimensionados com este propósito, podem ser submetidos a um torque calculado na seguinte fórmula: Com esse dimensionamento ou regime de serviço, o redutor flangeado estará sob car- ga constante em toda a faixa de variação. O aproveitamento pleno do variador é atingi- do somente à rotação máxima. A baixas rotações, a potência requerida é inferior à potência admissível. Com a equação a seguir, é calculada a menor potência à rotação mínima da faixa de variação: No gráfico a seguir são mostrados torque e potência em função da rotação: Torque de saída Ma = Torque de saída [Nm] Pamáx = Potência máxima de saída [kW] namáx = Rotação máxima de saída [rpm] Potência de saída Pamin = Potência mínima de saída [kW] R = Faixa de variação da rotação 00634CXX Fig. 19: Valores característicos dos variadores, com torque constante Pa máx (n) = Potência máxima conforme ensaio Torque definido Ma = Torque máximo Ma máx exigido do redutor 0 0 0 0 na min na minna max na maxna na M Ma M = const.a Pa Pa min Pa max P (n)a max Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 43 5Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos Dimensiona- mento para potência constante A potência de saída Pa pode ser requerida em toda a faixa de variação e calculada com a seguinte fórmula: A capacidade plena do variador é aproveitada somente à rotação de saída mínima. O redutor flangeado deve ser adequado para a transmissão dos torques que se apresen- tam nestas condições. Esses torques poderão ser 200 - 600 % superiores aos conside- rados no dimensionamento para torque constante (veja as curvas características). Potência de saída 00635BXX Fig. 20: Valores característicos dos variadores à potência constante Pa máx (n) = Potência máxima conforme ensaio Torque definido Ma = Torque máximo Ma máx exigido do redutor 0 0 0 0 na min na minna max na maxna na Pa P = P = const.a a min Ma Ma min Ma max P (n)a max Ma max Ma 5 44 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos Dimensiona- mento para potência e torque constantes Com este tipo de carga, o variador é aproveitado ao máximo. O redutor deverá ser di- mensionado para possibilitar a transmissão dos torques de saída máximos que se apre- sentam. Na faixa de na’ ... namáx a potência permanece constante. Na faixa de namín ... na’ o torque permanece constante. Caso a faixa de variação do variador não seja utilizada integralmente devido ao rendi- mento, é vantajoso utilizar as rotações mais altas da faixa. Na faixa das altas rotações, o escorregamento do variador é o mínimo e a potência transmissível é a máxima. 00636BXX Fig. 21: Valores característicos dos variadores com torque constante e potência constante Pa máx (n) = Potência máxima conforme ensaio Torque definido Ma = Torque máximo Ma máx exigido do redutor M (t) = Curva de torque admissívelPotência de saída Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 45 5Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos Fatores de serviço Para a escolha de variadores com base em tabelas, valem os seguintes fatores de ser- viço: • fB = Fator de serviço para espécie de carga (veja a tabela a seguir) • fT = Fator de serviço para a influência da temperatura ambiente (veja o gráfico a se- guir) O fator de serviço global resulta de fB x fT. Proteção contra sobrecarga A proteção de motor existente, independente do tipo, não protege os redutores incor- porados no conjunto. Proteção eletrô- nica contra sobre- cargas Para a proteção contra sobrecargas em estágios de redutores combinados com varia- dores, pode ser aplicada uma monitoração eletrônica. Na proteção eletrônica contra so- brecargas são medidas a potência do motor e a rotação de saída do variador. Com torque constante, a potência se altera linearmente com a rotação, ou seja, com rotação decrescente também deve diminuir a potência do motor. Se esse não for o caso, existe uma sobrecarga e o acionamento será desligado. Essa proteção contra sobrecargas não é adequada como proteção contra travamentos. Acoplamentos limitadores de sobrecargas, também são adequados como proteção contra travamentos. Tipo de carga fB Explicações Exemplos I 1,0 serviço uniforme, sem trepidações Ventiladores, correias transportadoras leves, ensacadoras II 1,25 serviço irregular com trepidações médias Elevadores de carga, máquinas balan- ceadoras, mecanismos de translação de guindastes III 1,5 serviço altamente irregular com fortes trepidações Misturadores pesados, transportado- res de rolos, máquinas/prensas de estampar, britadores de pedras 00637BXX Fig. 22: Fatores de serviço fT tam b VARIFRIC ® VARIBLOC ® 5 46 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Acionamentos trifásicos com variadores mecânicos Indicações para a elaboração de projetos O dimensionamento de variadores, conforme já foi descrito, está em função de diversos parâmetros. Na tabela a seguir constam as indicações mais importantes para a elabo- ração de projetos com VARIBLOC® e VARIFRIC®. Critério VARIBLOC® (correia) VARIFRIC® (disco de fricção) Faixa de potência 0,25 ... 45 kW 0,25 ... 11 kW Faixa de variação 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8 em função do número de pólos do motor e da potência de entrada. 1:4, 1:5 em função do número de pólos do motor e da potência de entrada. Regulação com o acio- namento parado Regulação em parada não é admissível, uma vez que a tensão da correia é reajustada automaticamente só com o acionamento em funcionamento. Regulação em parada é possível, entretanto, não deveria ser aplicada com muita freqüên- cia. Tipo de carga Adequado também para carga alternada (cho- ques por alimentação do material, etc.), amor- tecimento pela correia. Adequado só para carga uniforme (por exem- plo correias transportadoras). Com os golpes de carga o disco de fricção poderá patinar, danificando a superfície. Proteção Ex Para a definição da proteção contra explosão para variadores mecânicos, veja "Prática da Tecnologia de Acionamentos – Acionamentos protegidos contra explosão". Todas as cor- reias são condutivas e impedem uma carga estática por peças rotativas. Para o controle da rotação mínima são aplicados encoders de valor real com avaliação e desligamento abaixo da rotação mínima estabelecida. Em ambientes potencialmente explosivos, utilizar com preferência acionamentos controlados por conversor. Para a definição da proteção contra explosão para variadores mecânicos, veja "Prática da Tecnologia de Acionamentos – Acionamentos protegidos contra explosão". O anel de fricção é condutivo e impede uma carga estática por peças rotativas. Para o controle da rotação mínima são aplicados encoders de valor real com avaliação e desligamento abaixo da rota- ção mínima estabelecida. Em ambientes potencialmente explosivos, utilizar de pre- ferência acionamentos controlados por con- versor. Desgaste A correia é uma peça de desgaste que deverá ser trocada após aproximadamente 6000 h de trabalho sob carga nominal. Com carga menor a vida útil se torna substancialmente mais longa. Pouco desgaste, não é possível dar indica- ções concretas sobre intervalos entre trocas. Possibilidades de controle Volante ou regulador para corrente, controle elétrico ou hidráulico à distância. Volante, controle elétrico à distância. Indicadores Indicadores analógicos ou digitais, indicação analógica com escala especial. Indicadores analógicos ou digitais, indicação analógica com escala especial, indicação da posição na carcaça. Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 47 6Redutores 6 Redutores 6.1 Redutores padrão para motoredutores Informações detalhadas sobre redutores SEW encontram-se nos catálogos "Redutores", "Motoredutores" e "Motoredutores planetários". 04094AXX Fig. 23: Motoredutores SEW Motoredutor de engrenagens helicoidais R Motoredutor de engrenagens cônicas K Motoredutor planetário P Motoredutor de eixos paralelos F Motoredutor de rosca sem-fim S Motoredutor Spiroplan® W 6 48 Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 Redutores Características O motoredutor SEW consiste de um dos motores elétricos (supra mencionados) com um redutor, formando uma unidade construtiva única, compacta e com elevado rendi- mento. Os critérios para a escolha do tipo de redutor adequado são, entre outros, es- paço disponível, possibilidades de fixação e conexão com a máquina a ser acionada. Estão disponíveis redutores de engrenagens helicoidais, redutores de eixos paralelos, redutores de engrenagens cônicas em execução normal e em execução com folga re- duzida, bem como, redutores de rosca sem-fim, redutores Spiroplan®, redutores pla- netários com baixa folga. Redutor de engre- nagens helicoidais com mancal extendido Uma unidade peculiar é o redutor de engrenagens helicoidais com mancal extendido. Ele é designado de RM e é utilizado principalmente para a aplicação em sistemas de agitação. Os redutores RM estão dimensionados para forças radiais/axiais e momentos de flexão, particularmente altos. Os demais dados correspondem aos redutores de engrenagens helicoidais padrão. Redutores duplex Os redutores duplex são utilizados em aplicações, cujas rotações de saída são particu- larmente baixas. Esses redutores são formados por um redutor de engrenagens helicoi- dais na entrada do sistema modular, em combinação com um redutor de engrenagens cônicas (K), ou de eixos paralelos (F), ou de rosca sem-fim (S), ou planetário (P) ou até mesmo outro redutor de engrenagens helicoidais (R) no estágio de saída. Rotação de saída, Torque de saída O tamanho do redutor depende do torque de saída. Esse torque de saída Ma é calcu- lado a partir da potência nominal do motor PN e da rotação de saída do redutor na. Determinação do motoredutor Os motoredutores SEW oferecidos no catálogo são descritos ou pela potência forneci- da ou pelo torque fornecido a uma dada rotação de saída. Neste caso, outro parâmetro adicional é o fator de serviço. PN = Potência nominal do motor [kW] na = Rotação de saída do redutor [rpm] η = Rendimento do redutor Seleção de Acionamentos - Métodos de Cálculo e Exemplos, Volume 1 49 6Redutores Rendimento de redutor Perdas Perdas típicas em redutores são perdas por atrito no engrenamento dos dentes, nos ro- lamentos e nos retentores, bem como, perdas por agitação no óleo. Elevadas perdas ocorrem em redutores de rosca sem-fim e em redutores Spiroplan®. Quanto mais alta a rotação de entrada do redutor, maiores são as perdas. Rendimento do engrenamento dos dentes Nos redutores de engrenagens helicoidais, de eixos paralelos, de engrenagens cônicas e planetários, respectivamente, o rendimento do engrenamento dos dentes, por estágio do redutor, situa-se em torno de 97 % a 98 %. Nos redutores de rosca sem-fim e nos redutores Spiroplan® o rendimento
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