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MÓDULO 2 Variação de Velocidade

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1. LON E RESISTOR m DE a FRENAGEM Conector OPCIONAL X5 RR l E z e VARISTORES C 1H INVERSOR A z a REDE E Banco HO q O a E DV Oo c UUE gt E TRIFASICA FE N r O E RETIFICADOR m E E 2 FRENAGEM m m PE FILTRO Z E no m D S m c z m Ex m POTENCIA CARTAO DE a LOSE D nsnnnnnnnnnaa a OTENG oa ns 3 SERIAL CARTAO POSICIO DIVERSOS a al NADOR OPCIONAL IHM LOCAL CARTAO la l DE q gt REDE PROFIBUS DP Rs E OPCIONAL ANALOGICAS GA gt SR ATI AIZ F CARTAO 4 SAIDAS Conector ELETRONICO 4 gt 6 ANAL GICAS DE A01 A02 DIGITAIS T PERN CCA 1 7 DIL DI3 El o SAIDA T SE Fna Conector X1 Conector COMUNICAO E O COMUNICACAO Sm X4 RS 232C ala am L P A PELE RLI SAIDA SIMULACAO kil DE excoer p Conector X3 Figura 41 Diagrama de bloco e No est gio de pot ncia a tens o da rede transformada em tens o cont nua atrav s do retificador sendo ent o filtrada pelo banco de capacitores formando o circuito intermedi rio A partir do circuito intermedi rio o Inversor gera a alimenta o trif sica para o motor com tens o e fregii ncia vari veis utilizando a t cnica de modula o PWM senoidal e t cnicas de controle vetorial e M dulo de frenagem conectado externamente um resistor pa
2. Tabela 1 4 1 2 2 Conjugado com rotor bloqueado C Conjugado m nimo de partida Cmn e Conjugado m ximo Cm x de motores de categoria H Os motores trif sicos de indu o com rotor de an is n o se enquadram dentro destas categorias Dever o ser atendidos os conjugados m ximos especificados na norma da ABNT EB 620 1 4 1 3 CARACTER STICAS DOS MOTORES WEG Embora os motores WEG sejam na sua maioria declarados como pertencendo categoria N a exemplo da maioria dos motores encontrados no mercados os valores reais t picos dos conjugados excedem em muito os exigidos em norma Na maioria dos casos excedem at mesmo os m nimos exigidos para a categoria H Isto significa uma curva conjugado x velocidade bastante alta trazendo as seguintes vantagens 57 WEG Transformando Energia em Solu es e R pida acelera o em caso de partida pesada como bombas de pist o esteiras carregadas cargas de alta in rcia compressores com v lvulas abertas etc e Atendimentos de casos especiais como os mencionados acima com motores padr o de estoque com vantagens de pre o prazo e entrega e Permitem o uso de sistemas de partida com tens o reduzida como chaves estrela tri ngulo em casos normais sem preju zo da perfeita acelera o da carga e Devido ao elevado valor do conjugado m ximo enfrentam sem perda brusca de rota
3. x 3 6 2 5 MEDI O DA CORRENTE DE SA DA A corrente de sa da do conversor est relacionada com o aumento de temperatura causado pelas perdas no cobre do motor O instrumento de medida adequado dever indicar com precis o o valor total RMS da forma de onda distorcida da corrente Quando esta medida for realizada com aux lio de transformadores de corrente dever ter se cuidado especial no seu dimensionamento pois o mesmo poder saturar em baixas frequ ncias O amper metro eletrodin mico e o amper metro de ferro m vel podem ser utilizados para tais medidas por m o amper metro de ferro m vel apresenta maiores facilidades no seu manuseio sendo portanto o mais utilizado A figura a seguir mostra uma compara o entre duas medidas realizadas com os dois Instrumentos para uma carga resistiva onde se encontra a pior condi o pelo fato de n o haver atenua o dos picos de corrente de sa da como ocorre naturalmente nas cargas indutivas 229 WEG Transformando Energia em Solu es O O 20 50 40 50 60 f 1 VALOR DA CORRENTE RHS 2 AMPERIMEIRO FERRO MOVEL 5 VALOR DA ONDA FUNDAMENTAL DE CORRENTE RMS Figura 3 56 Exemplo de leitura com amper metros diferentes 3 6 2 6 MEDI O DA POT NCIA DE SA DA A pot ncia el trica pode ser medida pelo m
4. 417110040 SCA 04 4 8 H2 417110042 SCA 048 16 H2 8 9920trif sica 417110044 SCA 04 24 48 H2 276 WEG Transformando Energia em Solu es Dimens es do Servoconversor SCA 04 VISTA FRONTAL VISTA LAFERAL Figura 31 Dimens es para SCA 04 4 7 2 AUTOTRANSFORMADOR Especifica es Tens o Tens o Pot ncia i a digos oa ar Quando a alimenta o da rede for Prim ria Secund ria kVa 380V ou 440V trif sica deve se utilizar um autotransformador de pot ncia com as seguintes carcater sticas Pot ncia do autotrafo Kva Pot ncia servomotor KW x 1 25 x Fator de utiliza o Em aplica es com mais de um 380 e 440 V 220 V servomotor o autotransformador pode ser otimizado pelo fator de utiliza o 0 7 tempo de servi o conforme norma VDE 0530 parte 1 0307 1901 Tabela 6 Especifica o T cnica do Autotransformador 277 WEG Transformando Energia em Solu es 4 7 3 RESISTOR DE FRENAGEM Descri es 200 W Resist ncia Descri o Tabela 7 Especifica o T cnica do RF 200 Dimens es do Resistor de Frenagem RF 200 Figura 32 Resistor RF 200 Para estipular o n mero m ximo de servoconversores serem ligados em paralelo com um nico resistor de frenagem podemos utilizar a seguinte equa o 2 Inom 0 7 lt Irms 41 Onde Inom a corrente de rotor bloqueado do servo N o n mero de servoconv
5. Wic Fxd N m pP Fxd W t F xd E 736xt lembrando que IN m 1J W At Para movimentos circulares Ca FXxr N m 16 WEG Transformando Energia em Solu es m dn v m s o m s Fxd cv mec 736 Onde C conjugado em N m F for a em N 4 bra o de alavanca em m r raio da polia em m v velocidade angular em m s d di metro da pe a em m n velocidade em rpm 1 2 2 3 ENERGIA E POT NCIA EL TRICA Embora a energia seja uma s ela pode ser obtida de formas diferentes Se ligar uma resist ncia a uma rede el trica com tens o passar uma corrente el trica que ir aquecer a resist ncia A resist ncia absorve energia e a transforma em calor que tamb m uma forma de energia Um motor el trico absorve energia el trica da rede e a transforma em energia mec nica dispon vel na ponta do eixo 1 2 2 3 1 CIRCUITOS DE CORRENTE CONT NUA A pot ncia el trica em circuitos de corrente cont nua pode ser obtida atrav s da rela o da tens o U corrente I e resist ncia R envolvidas no circuito ou seja 2 P UxI Pp P RxT W Onde U tens o em volt I corrente em amp res R resist ncia em ohm P pot ncia m dia em watt 1 2 2 3 2 CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA e Resist ncia No caso de resist ncias quanto maior a tens o da rede maior ser a corrente e mais depressa a resist ncia ser se aquecer Isto quer dizer que a pot
6. 160L 256T 158 8 GN NO NO 2816 38k6 6 0 Nn N K H 38k6 10 3 34 9 85 7 42k6 110 13 5 41 3 101 6 42k6 110 13 5 41 3 gt 48k6 110 13 5 47 6 48k6 110 13 5 47 6 117 5 55m6 110 16 7 5 133 4 p lt p lt ON 180M 180L 200M 200L 2258 225M 311 250S 311 p lt p lt N Nn 4 55m6 110 60m6 60m6 65m6 0 65m6 1 140 1 W W 140 149 2 1 1 0 149 2 250M 405T CaRARas 280S 444T 280M 445T 315S 315M 355M 355L 100m6 210 Tabela 19 1 1 RE de A T ET e NEMA 75m6 75m6 0 80m6 170 80m6 170 100m6 210 4 4 40 4 4 1 9 2 FORMAS CONSTRUTIVAS NORMALIZADAS Entende se por forma construtiva como sendo o arranjo das partes construtivas das m quinas com rela o a sua fixa o a disposi o de seus mancais e a ponta de eixo que s o padronizadas pela NBR 5031 IEC 34 7 DIN 42950 e NEMA MG 1 1 03 A NBR 5432 determina que a caixa de liga o de um motor deve ficar situada de modo que a sua linha de 115 WEG Transformando Energia em Solu es centro se encontre num setor compreendido entre o topo do motor e 10 graus abaixo da linha de centro horizontal desde do lado direito quando o motor for visto de lado do acionamento O quadro seguinte indica as diversas formas normalizadas S mbolo para Designa o DIN IEC 34 parte 7 Ca WEG 42950 C digo I C digo II B3D Com Montada sobre no PROD P s subestrutura Sem IM 3
7. Figura 1 81 Motor com ventila o independente com trocador ar gua e Ventila o independente por dutos MGT MAT IC35 O ar aspirado atrav s de dois moto ventiladores de um recinto n o contaminado e canalizado atrav s de dutos at o motor como mostra a figura abaixo Recinto contaminado Jo OPBUTUIRJUOS Recinto n o contaminado OLU O Figura 1 82 Motor com ventila o independente por dutos 104 WEG Transformando Energia em Solu es 1 7 7 VENTILA O MOTORES CC DNF DCF e Ventila o for ada independente e Aberto IP23S IC06 DNS DCS e Auto ventilado e Aberto IP23S IC01 DNE DCE e Sem ventila o e Fechado IP44 a IP W 55 10410 Il Es E Ed DNX DCX e Ventila o for ada independente axial e Aberto IP23S 1C06 105 WEG Transformando Energia em Solu es DNA DCA e Ventila o por meio de trocador de calor ar ar e Fechado IP44 a IP W 55 10666 DNW DCW e Ventila o por meio de trocador de calor ar gua e Fechado IP44 a IP W 55 10410 DND DCD e Ventila o for ada por dutos IP23S IC17 IPR44 55 IC37 1 7 8 RESIST NCIA DE AQUECIMENTO As resist ncias de aquecimento s o instaladas quando um motor el trico instalado em ambientes muito midos com a possibilidade de ficar desligado por longos per odos impedindo o ac mulo de gua no interior do motor pela
8. O controle de velocidade pode ser feito acima ou abaixo da velocidade base Desde que o fluxo magn tico no enrolamento prim rio permane a constante o controle de velocidade ser economicamente vantajoso quando aplicado a uma carga de torque constante Os motores comutadores de corrente alternada possuem mais desvantagens do que os motores CC devido aos limites maiores de comuta o Devido a isto os motores Schrage de tr s enrolamentos s o constru dos com um sens vel aumento de dimens es e de custos em compara o com motores CC Este tipo de motor portanto pode ser usado em aplica es onde faixa de varia o de velocidade seja de 3 1 e onde o ciclo de trabalho n o seja intermitente 3 2 4 2 ACIONAMENTO COM MOTOR ASS NCRONO DE AN IS Este m todo permite tanto varia es cont nuas como tamb m discretas de velocidade Neste caso a velocidade do campo girante mantida constante e a velocidade do rotor alterada de acordo com as condi es exigidas pela carga atrav s de a varia o da resist ncia rot rica b varia o da tens o do estator c varia o de ambas simultaneamente Estas varia es tem como consequ ncia o aumento das perdas rot ricas o que limita a utiliza o desse sistema 3 2 4 2 1 VARIA O DA RESIST NCIA ROT RICA A varia o da resist ncia do rotor somente poss vel externamente ao mesmo Portanto este m todo limita se apenas s aplica es com motor de rotor bobinado
9. UE WEG INDUSTRIAS ME CENTRO DE TREINAMENTO NS E 3 NS f 5 H i e ay T WEG Transformando Energia em Solu es tr_CTC 239_P4 ae E Material sujeito a altera es sem pr vio aviso 1 WEG Transformando Energia em Solu es ndice 1 Manual de Motores El tricos sesessererereeereeeesessooressesssssssereeeeeecereenessssosssssssssaaso 9 CLTS ON O PORRRO PERA ER POPIAER ER A OR REDE PGR ER 9 12 Noc es Fundam nials squid iria EEEE 11 2t Motors BICITICOS sorire aea e E EE raian 11 LALN Motor SMON eenn i reaa Eeee a ain 11 kala Motor AS TON O eiia reaa Erea Eda ada gas cas e e 12 k2 t2 Rolos de Gag l deae a rae E E AATE 13 F212 2ROLOE DODIMAdO eccaka Ena Ea eaaa meia E a oi kiaiii 13 LLS MO a E E E NS 14 12 2 Conceitos Basi OSeisisiiensoia e a e e a Pe a iae aa EAEren ER En 15 Lee Con O a E E EO E 15 1 2 2 2 Energia e Pot ncia Mec nica nnneeesssssseooeeeeerssssssssssssseeetereeresssssssssssseerreeeesssssssssseses 16 1 2 2 5 En rgia e Potencia Eletricistas ai eoi ienie a E ada nda ee ER oiia 177 1 2 2 3 1Circuitos de Corrente Continua isca seigsaisroln ds dedo adia LE ada duas edu ie a dolares sind 17 1 2 2 3 2Circuitos de Corrente Alternada nnoennneesssesssssseseeeeteeressssssssssssseererrressnssssssseess 17 ZA Velocidade Nominal gana sa od a e O 18 1 2 2 4 1 Rota o nominal do Motor CC e eeeeeeeeeeerrrrerererereneecenanaaacerereea 19 L223 Com
10. ap s uma perturba o a nova condi o em regime permanente deve ser atingida o mais r pido poss vel Sistema de Controle em Malha Fechada Neste tipo de sistema a vari vel de sa da regulada mediante o envio de uma amostra de seu valor entrada realimenta o Na figura a seguir temos um diagrama simplificado de um sistema em malha fechada 233 WEG Transformando Energia em Solu es Motor Conversor de Frequ ncia Rede Tacogerador de pulsos Figura 3 60 Conversor realimentado por tacogerador de pulsos Um exemplo pr tico o do conjunto motor realimentado por tacogerador Neste caso o taco gerador G informa ao conversor qualquer varia o de velocidade que ocorra no motor Desta forma o conversor atrav s de seus reguladores alteram a frequ ncia de sa da modificando assim a velocidade do motor Logo quanto mais r pida for a resposta dos reguladores menor ser a varia o da velocidade e mais est vel ser o sistema Comportamento Din mico de um Regulador em Malha Fechada O comportamento din mico de um regulador em malha fechada a resposta transit ria que ele fornece devido a uma varia o de entrada por exemplo a varia o na refer ncia de velocidade ou devido a uma flutua o dist rbio na vari vel de sa da por exemplo a inser o ou retirada de carga do motor Este comportamento caracterizado pelo tempo de inicia o da regula o tempo de subida TS t
11. e Para motores com ventila o por dutos calcula se o volume de ar deslocado pelo ventilador do motor determinando a circula o de ar necess ria para a perfeita refrigera o do motor 91 WEG Transformando Energia em Solu es 1 7 5 GRAUS DE PROTE O Os inv lucros dos equipamentos el tricos conforme as caracter sticas do local em que ser o instalados e de sua acessibilidade devem oferecer um determinado grau de prote o Assim por exemplo um equipamento a ser instalado num local sujeito a jatos d gua devem possuir um inv lucro capaz de suportar tais jatos sob determinados valores de press o e ngulo de incid ncia sem que haja penetra o de gua 1 7 5 1 C DIGO DE IDENTIFICA O A norma NBR 6146 define os graus de prote o dos equipamentos el tricos por meio das letras caracter sticas IP seguida por dois algarismos 1 Algarismo Sem prote o Corpos estranhos de dimens es acima de 50mm Corpos estranhos de dimens es acima de 12mm Corpos estranhos de dimens es acima de 2 5mm Corpos estranhos de dimens es acima de 1 0mm Prote o contra ac mulo de poeiras prejudiciais ao motor Totalmente protegido contra a poeira Tabela 1 7 5 1 1 1 Algarismo indica o grau de prote o contra penetra o de corpos s lidos estranhos e contato acidental 2 Algarismo Sem prote o Pingos de gua na vertical Pingos de gua at a inclina o de 15 com a vertical gua de chuva at a incli
12. iiiiiiicereeeeeeeeass 206 3 4 2 6 Considera es sobre acionamento de motor monof sico sssssssssssserereressssssssssses 207 34 3 Efeito dos harm nicos n rede u spin sonscrepenindssinocrnanmiagnteadbasarasab ns Ee E e ihini 207 3 4 3 1 Fator de pot ncia e fator de deslocamento ceee ii ereeeeeeeeeeeeerererea 207 343 2 Utliza o detreat ncia de Tede juintemirauaisgres inssin anoir iram idea iaaiiai 209 3 4 3 3 Utiliza o de filtro de radiofrequ ncia cccee e eeeeeereeeree erre rare eeeeeeeerererea 211 3 4 3 4 Corre o de fator de pot ncia e eeeeeeeeeeererrrrereeeeerere aee eeanaaaeeeereea 211 3 5 Aplica es TIDICAS spaseisesse masi soisesterncaa dna icesrelaacima ss icen te stnaapan acesa ENT canis engana 213 2L Consideracoos Goral S ossaa s re eE Ee AEn eE 213 EME a O EE A E E A TE RR T AN 21 3 5 2 1 Bombas din micas ou turbobombas ssssssssssssessesssessesesesseesssreseeeeseseeeeesrereeeeeeeseees 213 3 5 2 2 Bomba de deslocamento positivo ou Volum tricas nensssssssssssssesseeereeesssssssssssee 214 do VENGQIAdOR O nuas asian E A E nad usina ia 214 3 5 4 Sistemas de refrigera o de ar condicionado erre rer eee renanands 214 3 5 5 Torno de superf cie laminador desfolhador cc eeeeeereeeeeeneneaeeeaaaaaananano 214 39 0 SIStemAs de Mans pore cassia seia p lis od naaad dera Sion eB Aces o Ena dia ag nad E E 215
13. o os picos moment neos de carga e as quedas de tens o passageiras Isto fundamental para o acionamento de m quinas sujeitas a grandes picos de carga como britadores calandras etc 1 4 2 IN RCIA DA CARGA O momento de in rcia da carga acionada uma das caracter sticas fundamentais para verificar atrav s do tempo de acelera o se o motor consegue acionar a carga dentro das condi es exigidas pelo ambiente ou pela estabilidade t rmica do material isolante Momento de in rcia uma medida da resist ncia que um corpo oferece a uma mudan a em seu movimento de rota o em torno de um dado eixo Depende do eixo em torno do qual ele est girando e tamb m da forma do corpo e da maneira como sua massa est distribu da A unidade do momento de in rcia kgm O momento de in rcia total do sistema a soma dos momentos de in rcia da carga e do motor J J J No caso de uma m quina que tem rota o diferente do motor por exemplo nos casos de acionamento por polias ou engrenagens dever ser referida a rota o nominal do motor conforme abaixo Figura 1 44 Momento de in rcia em rota es diferentes 2 Ja J C N y 58 WEG Transformando Energia em Solu es Tim Im Figura 1 45 Momento de in rcia em velocidades diferentes 2 2 2 Ne n n Fado dj a Ny Ny Ny Onde Je Momento de in rcia da carga referido ao eixo do motor Je Momento de in rcia da carga
14. o do material a ser trefilado e que deve ser previsto quando do dimensionamento do conversor de frequ ncia Outro fator importante a ser considerado quando o sistema de trefila o acionado por mais de um motor v rios puxadores com v rias fieiras com v rias bitolas de fia o onde em muitos casos necess rio o perfeito ajuste de velocidade entre os v rios motores sincronismo com adequada distribui o de carga entre os puxadores Em sistemas deste tipo deve se fazer uma an lise criteriosa a respeito da coloca o de acionamento por conversores de freq ncia convencionais pois em muitos casos Isto se torna proibitivo sendo aconselh vel a coloca o de acionamento atrav s de motores de corrente cont nua ou conversor de fregii ncia com controle vetorial devido a precis o de velocidade sincronismo e controle de carga tra o necess rios neste tipo de aplica o 3 5 9 MISTURADORES Para este tipo de aplica o a princ pio n o poss vel determinar qual a caracter stica particular do conjugado resistente uma vez que as condi es da carga material a ser processado podem variar durante o processo Em muitos casos durante o processo de mistura ou agita o as caracter sticas do material se modificam em fun o da temperatura viscosidade press o etc sendo necess rio que seja feita uma an lise especifica para a coloca o de acionamento por conversores de fregqi ncia devendo se ter cuidad
15. 1 2 3 2 LIGA O ESTRELA Ligando um dos fios de cada sistema monof sico a um ponto comum aos tr s os tr s fios restantes formam um sistema trif sico em estrela s vezes o sistema trif sico em estrela a quatro fios ou com neutro O quarto fio ligado ao ponto comum s tr s fases A tens o de linha ou tens o nominal do sistema trif sico e a corrente de linha s o definidas do mesmo modo que na liga o tri ngulo L Lo L3 i l i l i E o o U U Usa pnd LEO D I fi f2 f3 Figura 1 16 Liga o estrela Quando liga se uma carga trif sica em estrela e a pot ncia das cargas em cada fase for igual n o h necessidade de se ligar o ponto central comum ao neutro pois n o ir circular corrente alguma por este ponto neste caso tem se um sistema equilibrado Caso as pot ncias forem diferentes deve se ligar o ponto central ao neutro pois do contr rio ficariam tens es diferentes em cima de cada carga e ter amos um sistema desequilibrado E Figura 1 17 Liga o estrela 28 WEG Transformando Energia em Solu es U V3U 1732U Exemplo Tem se uma carga trif sica composta de tr s cargas iguais cada carga feita para ser ligada a uma tens o de 220 volts absorvendo 5 77 amp res Qual a tens o nominal do sistema trif sico que alimenta esta carga em suas condi es normais 220 volts e 5 77 amp res Qual a corrente de linha Tem
16. 1 6 3 REGULA O DA POT NCIA PARA A ELEVA O DE TEMPERATURA DA CLASSE B EM MOTORES CC Em muitos casos exigida uma eleva o de temperatura inferior ao da classe como por exemplo classe F com eleva o B O motor poder ser escolhido pelo cat logo com a seguinte redu o da pot ncia nele especificada que referente classe F DC N F DC N D DC N X DC N W DC N A 78 WEG Transformando Energia em Solu es 1 6 4 REGIME DE SERVI O o grau de regularidade da carga a que o motor submetido Os motores normais s o projetados para regime cont nuo a carga constante por tempo indefinido e igual a pot ncia nominal do motor A indica o do regime do motor deve ser feita pelo comprador da forma mais exata poss vel Nos casos em que a carga n o varia ou nos quais varia de forma previs vel o regime poder ser indicado numericamente ou por meio de gr ficos que representam a varia o em fun o do tempo das grandezas vari veis Quando a seq ncia real dos valores no tempo for indeterminada dever ser indicada uma sequ ncia fict cia n o menos severa que a real 1 6 4 1 REGIMES DE SERVI OS PADRONIZADOS Os regimes tipo e os s mbolos alfa num ricos a eles atribu dos s o indicados a seguir a Regime Cont nuo S1 O funcionamento da carga constante de dura o suficiente para que se alcance o equil brio t rmico figura 1 57 Perdas el tricas Temperatura Tempo Figura
17. 1000 500 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 NERERENANRASENANAEaE NAUT SERRANDE LAONAA s HT se E Es ja e em o 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 20C 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 X mm 00 p 1200 800 Sem 3600 rpm Figura 1 106 Carca a 225 NEI AN IO ANT IO E e E e AAEE a a e aa E A e IO X mm 00 Figura 1 108 00 300 3600 Carca a 280 rpm NSSS NLS AIS 120 0 160 0 200 0 240 0 140 0 180 0 220 0 X mm 280 0 100 0 260 0 300 s 0 o BO 3500 Figura 1 110 Carca a 355 rpm 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 110 X mm e 1200 Bo S 90 eme O Figura 1 107 3600 Carca a 250 rpm 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 100 110 X mm pe 00 120 140 130 160 150 900 180 3600 Figura 1 109 Carca a 315 rpm WEG Transformando Energia em Solu es 133 1 9 8 2 C LCULO DA FOR A RADIAL EM ACOPLAMENTO POR POLIAS E CORRETAS Para calcular a for a radial F imposta ao mancal de um motor el trico acionado a carga atrav s de polias e correias utiliza se a seguinte express o pr tica p 2xX716200xP ev K x 1 cosa 1 21x 1 cosa i D xn 2 pmot usa D D K 1 1x a r DT mm et 1 d dee Figura 1 111 Onde F for
18. 45 WEG Transformando Energia em Solu es TaS n Corrente onjugado onjugadc Motor Liga o Rota o Pot ncia Conjugado Corrente le partida m ximo se auio Dame Note Nomie Normal None partia para 50Hz Todos valores em tantas vezes o nominal Fator de transforma o para funcionamento em 60Hz 380v sov 120 LIS 0 96 100 096 096 08 083 083 0 91 Tabela 1 3 3 1 2 varia o no funcionamento de motores de 50Hz ligados em 60Hz 0 83 0 83 0 83 083 Obs para liga o em outras frequ ncias dever ser consultada a f brica 1 3 3 2 LIGA O EM FREQU NCIAS DIFERENTES Motores trif sicos bobinados para 50Hz poder o ser ligados tamb m em rede de 60Hz a Ligando o motor de 50Hz com a mesma tens o em 60Hz e A pot ncia do motor ser a mesma A corrente nominal a mesma A corrente de partida diminui em 17 conjugado de partida diminui em 17 conjugado m ximo diminui em 17 A velocidade nominal aumenta em 20 Nota dever o ser observados os valores de pot ncia requeridas para motores que acionam equipamentos que possuem conjugados vari veis com a rota o b Se alterar a tens o em propor o frequ ncia Aumenta a pot ncia do motor 20 A corrente nominal a mesma A corrente de partida ser aproximadamente a mesma conjugado de partida ser aproximadamente o mesmo A rota o nominal aumenta 20 Quando o motor for ligado em
19. A 44 WEG Transformando Energia em Solu es Ainda quanto aos limites de tens o e frequ ncia a norma define um acr scimo na eleva o de temperatura ou na temperatura total do motor quando h uma varia o simult nea da tens o e da frequ ncia Para as condi es de opera o nos limites da zona A ver figura 1 30 as eleva es de temperatura e a temperatura total podem exceder em aproximadamente 10K os limites especificados em contra partida o motor deve assegurar o seu conjugado nominal Quanto as caracter sticas de desempenho elas podem sofrer varia es tanto na zona A quanto na zona B mais acentuada nesta ltima por este motivo a NBR recomenda o n o funcionamento prolongado na periferia da zona B Entretanto a norma n o estabelece os limites Assim sendo o motor deve ser capaz de funcionar dentro das zonas A e B fornecendo conjugado nominal O efeito aproximado da varia o da tens o sobre as caracter sticas do motor est mostrado na tabela abaixo Tens o 20 acima da Tens o 10 acima da Tens o 10 abaixo da nominal nominal nominal Conjupado ce partica c Aumenta 44 Aumenta 21 Diminui 19 conjugado m ximo Corrente de partida Aumenta 25 Aumenta 10 a 12 Diminui 10 a 12 carga Desempenho do motor Tabela 1 3 3 1 1 Efeito aproximado da varia o da tens o O efeito aproximado da varia o da frequ ncia sobre as caracter sticas do motor est mostrado na tabela 1 3 3 1 2
20. C digo de partida 63 WEG Transformando Energia em Solu es 1 5 REGULA O DE VELOCIDADE DE MOTORES ASS NCRONOS DE INDU O 1 5 1 INTRODU O A rela o entre velocidade frequ ncia n mero de p los e escorregamento expressa por ns eds p Onde n rota o rpm f frequ ncia hertz p n mero de p los s escorregamento Analisando a f rmula pode se perceber que para regular a velocidade de um motor ass ncrono pode se atuar nos seguintes par metros e p n mero de p los e s escorregamento e f freq ncia da tens o Hz 1 5 2 VARIA O DE N MEROS DE P LOS Existem tr s modos de variar o n mero de p los de um motor ass ncrono que s o e Enrolamentos separados no estator e Um enrolamento com comuta o de p los e Combina o dos dois anteriores Em todos esses casos a regula o de velocidade ser discreta sem perdas por m a carca a ser maior do que a de um motor de velocidade nica 1 5 2 1 MOTORES DE DUAS VELOCIDADES EM ENROLAMENTOS SEPARADOS Esta vers o apresenta a vantagem de se combinar enrolamentos com qualquer n mero de p los por m limitada pelo dimensionamento eletromagn tico do n cleo estator rotor e carca a geralmente bem maior que o de velocidade nica 64 WEG Transformando Energia em Solu es 1 5 2 2 MOTORES DE DUAS VELOCIDADES COM ENROLAMENTOS POR COMUTA O DE P LOS O sistema mais comum que se apre
21. Escorregamento Sugere a possibilidade de se obter v rias velocidades para um mesmo motor variando se a frequ ncia Com a varia o da fregii ncia obt m se uma varia o cont nua da velocidade ou seja uma forma de se conseguir variar a velocidade dos motores de indu o atrav s da alimenta o por uma fonte de fregii ncia vari vel CONVERSORES EST TICOS DE FREQUENCIA Ao se variar a frequ ncia da tens o do estator est sendo variada a velocidade do campo girante Com isso pode se variar a velocidade do rotor mantendo se constante o escorregamento da m quina e portanto as perdas podem ser otimizadas de acordo com as condi es da carga 180 WEG Transformando Energia em Solu es 3 3 CONVERSORES EST TICOS DE FREQU NCIA 3 3 1 INTRODU O O mais eficiente m todo controle de velocidade de motores de indu o trif sicos com menores perdas no dispositivo respons vel pela varia o da velocidade consiste na varia o da frequ ncia f da fonte alimentadora atrav s de conversores de freqi ncia onde o motor pode ser controlado de modo a prover um ajuste cont nuo de velocidade e conjugado com rela o carga mec nica Conforme visto no cap tulo II atrav s do equacionamento da m quina ass ncrona sabemos que para o conjugado desenvolvido pelo motor ass ncrono vale a seguinte rela o C 0 d e que o fluxo depende da rela o U f desprezando se a queda de tens o na resist ncia
22. No caso de motores navais as caracter sticas de funcionamento espec ficas s o determinadas pelo tipo de carga acionada abordo Todos os motores por m apresentam as seguintes caracter sticas especiais Eleva o de temperatura reduzida para funcionamento em ambientes at 50C e Capacidade de suportar sem problemas sobrecargas ocasionais de curta dura o de at 60 acima do conjugado nominal conforme normas das Sociedades Classificadoras No que diz respeito ao controle r gido para assegurar a confiabilidade em servi o os motores navais WEG se enquadram nas exig ncias de constru o Inspe o e ensaios estabelecidos nas normas das Sociedades Classificadoras entre as quais AMERICAN BUREAU OF SHIPPING BUREU VERITAS LLOYD S REGISTER OF SHIPPING GERMANISCHER LLOYD 1 7 4 2 AMBIENTES CONTENDO POEIRAS OU FIBRAS Para analisar se os motores podem ou n o trabalhar nestes ambientes devem ser informados os seguintes dados tamanho e quantidade aproximada das fibras contidas no ambiente O tamanho e a quantidade de fibras s o fatores importantes pois dependendo do tamanho podem provocar no decorrer do tempo a obstru o da ventila o provocando aquecimento do motor Quando o conte do de fibras for elevado devem ser empregados filtros de ar ou efetuar a limpeza dos motores 1 7 4 3 LOCAIS EM QUE A VENTILA O DO MOTOR PREJUDICADA Neste casos existem duas solu es Utilizar motores sem ventila o
23. Reat ncia estat rica l Corrente estat rica R Resist ncia rot rica Hp Corrente de perdas Xa Reat ncia rot rica Lmag Corrente de magnetiza o X imas Reat ncia de magnetiza o l Corrente rot rica Rip Resist ncia de perdas E f c e m estat rica E f e m rot rica 1 2 4 4 2 FOR A ELETROMOTRIZ E CORRENTE INDUZIDA Considere a m quina com um escorregamento n o nulo Haver indu o de f e m no rotor e ela pode ser definida em fun o do escorregamento Com o rotor parado o campo rotativo estat rico gira com a mesma velocidade relativamente aos enrolamentos do rotor e estator induzindo no rotor f e m proporcionais frequ ncia f frequ ncia da corrente estat rica Pela teoria para motor com rotor bloqueado tem se que as tens es induzidas no rotor f e m e no estator f c e m s o dadas respectivamente por E 44 f NID k E 4 44 f N2D k Onde E For a contra eletromotriz induzida no estator E gt For a eletromotriz induzida no rotor ke1 ke2 Fator de enrolamento do estator e rotor respectivamente N e N2 N mero de espiras do estator e rotor respectivamente Dm Fluxo de magnetiza o fo f para rotor bloqueado 33 WEG Transformando Energia em Solu es Na presen a de escorregamento tem se h sX f Portanto E 4 44 s f N2D ko s E Esta equa o pode ser simplificada para um estudo mais aproximado da m quina por Que det
24. aplica o de conversores de frequ ncia para a varia o de velocidade A rota o do eixo do motor expressa por _120xf s S 2p Onde ns Rota o s ncrona rpm f Frequ ncia Hz N mero de pares de p los S Escorregamento Basicamente os motores ass ncronos se subdividem em dois tipos principais os quais 1 2 1 2 1 ROTOR DE GAIOLA Os motores deste tipo tamb m s o comumente chamados de motores de GAIOLA DE ESQUILO pois as barras rot ricas tem a caracter stica de serem curto circuitadas assemelhando se a tal como mostrado na figura a seguir Figura 1 2 Motor ass ncrono de rotor de gaiola 1 2 1 2 2 ROTOR BOBINADO O motor de an is possui a mesma caracter stica construtiva do motor de indu o com rela o ao estator mas o seu rotor bobinado com um enrolamento trif sico acess vel atrav s de tr s an is com escovas coletoras no eixo Gra as a caracter stica do ajuste da curva de conjugado x rota o em fun o do aumento da resist ncia rot rica pela inclus o de resistores externos s o estes motores largamente utilizados no acionamento de sistemas de elevada in rcia e nos casos em que o conjugado resistente em baixas rota es seja alto comparativamente ao conjugado nominal 13 WEG Transformando Energia em Solu es Por outro lado para acionamentos com baixa in rcia estes motores podem apresentar correntes de acelera o reduzidas Figura 1 3 Motor
25. conter presen a de SO2 vapores e contaminantes s lidos e alta umidade Indicado para aplica o em ind strias de papel e celulose minera o qu mica e petroqu mica Nota Atende a Norma Petrobr s N1736 condi o 3 Ambiente mar timo agressivo ou industrial mar timo abrigado ou desabrigado podendo conter alta umidade indicado para aplica o em ind strias de papel e celulose minera o qu mica e petroqu mica Nota Atende a Norma Petrobr s N1736 condi o 4 e N1374 Ambiente normal levemente severo e abrigado para uso Dom stico com baixa umidade relativa varia es normais de temperatura Nota N o recomendado para exposi o direta a vapores cidos lcalis e solventes Fundo 1 dem o com 20 a 55um de primer sint tico alqu dico Acabamento 1 dem o com 20 a 55um de tinta esmalte sint tico alqu dico Fundo 1 dem o com 20 a 55um de premier sint tico alqu dico por imers o Intermedi rio 1 dem o com 20 a 40um de ep xi isocianato Acabamento 1 dem o com 100 a 140um de acabamento ep xi poliamida alta espessura Fundo 1 dem o com 60 a 100um de premier etil silicato de zinco Intermedi rio 1 dem o com 120 a 140um de tinta premier ep xi poliamida alta espessura Acabamento 2 dem os com 80 a 100um cada de acabamento poliuretano alif tico alta espessura Fundo 1 dem o com 15 a 35um de primer nitrocelulose Acabamento 1 dem o com 30 45um de a
26. 0 T t f 0 T T T T 0 500 1000 1500 2000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Rota o rpm Rota o rpm SERVOMOTORES SWA 56 60 Torque Nm 0 7 Tt t 1 q 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Rota o rpm SERVOMOTORES SWA 71 30 gt D a Torque Nm Torque Nm 6 f T Sd Ja 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 LES T f 500 1000 1500 2000 Rota m Rota o rpm ER Figura 38 Curvas de Torque Nominal para Eleva o de Temperatura 100 C 289 WEG Transformando Energia em Solu es Exemplos pr ticos de dimensionamento do servomotor e servoconversor 1 Dimensionar o servomotor para um alimentador de prensa sistema tipo calandra com as seguintes caracter sticas a velocidade m xima 2 m s b for a externa 100 N c di metro dos rolos tracionadores 80 mm d largura dos rolos tracionadores 50 mm e rampa de acelera o 0 1 s f rendimento do sistema 85 g redu o 4 1 h massa da chapa 2 kg 1 momento de in rcia do redutor 0 0012 kem solu o a rota o do motor vx6x10 xi 2x6x10 x4 1910 rpm Txd Tx80 m b torque est tico d xF 80x100 Nm 1x2000 4x2000 c Momento de In rcia Translacional ds Y os 22x 80 xio m ql x10 m x10 0 0032 kg m d Momento de in rcia rotacional material a o J 7 7xdf x1x10 7 7x80 x50x107 x2 0 00315 kg m e Momento de in rcia
27. 1 244 ICircuito Equivalente sesssssiesessirneinidastsnnine enie aaa ae 32 1 2 4 4 2For a Eletromotriz e Corrente Induzida nnnonosssssseeeeeeeeesessssssssssssseererressssssss 33 1 244 3Conjusado Eletromagnh fico secs camaidacaeadadacsniadidesuadnd deusas da ndacesihren nie do daiaada bas sa teia aid 34 1 2 4 4 4Conjugado de Partida css sesainianesbiepaare polia dade di da 35 1 2 4 4 5Distribui o de Pot ncias e Perdas e eeeeeeeerrrrerereeer area ee eae eeeeereea 35 1 2 5 Defini es de Termos T cnicos UsuaiS ssmssisiacinssasssis sueste inss seno sinechacaaadsadariadcanadannidadas 37 1 3 Caracteristicas da Rede a uaaasasiaseinsireeiscaiiacaiasbtondadalaa edieatecasdaniensicsbimadadelascesdestemnsdadinde 38 OA O ISCA sus aapr o Do A IR E UA SS SC A 38 Lda DRPASICO a rosas das sa E RAD ES ES oa E SS E E E S 38 dado MORO E O asas rapa da op E SU d Rc SS 38 1 3 1 2 Monof sico com Retorno por Terra MRT ssesssssssssssssseeeerressssssssssssssesrererssssssss 38 koa Tens o Nomad quad as sera asia ea Dao ia as RS 40 1 3 2 1 Tens o da Rede de Alimenta o em Fun o da Pot ncia do Motor 40 1 53 22 Tens o Nominal M ll acers E EM ando Us pad pa ida End 41 1 5 2 2 Liga o Sene ParalC A ssoi enasna quais andan as nasais sap OEE 41 2 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 2 2 2 Li Ca o estrela triangulo sssaaa naaa ia 42 1322 3 Ipla tensio nom
28. 4 08 d 1 MOTOR LIGADO DIRETO A REDE a f o E 2 CONVERSOR COM REATANCIA DE DG as REDE Z 3 Z A Pe A 3 CONVERSOR COM REATANCIA DE T DE Oia REDE Z 1 5 o o J 4 CONVERSOR SEM REATANCIA 0 5 i L j MOTOR 5 5kW 4p C DA no NY po V A DF o 0 2 q 0 1 0 O 10 20 CORRENTE DE SAIDA A Figura 3 44 Compara o entre as componentes harm nicas inclu das na corrente quando o conversor acionado para diferentes capacidades com e sem reat ncia de rede T iT I IO Tia nt TSE I CARTA DME CWE IWF GARA an IDG CARGA 40 di mei LILI l e e e e e e e o e e e a a a i T 11 3 DADE Dis HARM THAG 17 19 1 T 1 15 FDEN LUS Hopi patR o do jm 13 Figura 3 45 Compara o entre as componentes harm nicas inclu das na corrente quando o conversor acionado para diferentes condi es de carga e diferentes valores de imped ncia da reat ncia WEG Transformando Energia em Solu es 210 Velocidade E 3 4 3 3 UTILIZA O DE FILTRO DE R DIO FREQUENCIA Os conversores de frequ ncia transmitem fortes ondas eletromagn ticas de alta frequ ncia que podem interferir em outros equipamentos eletr nicos Os seguintes cuidados reduzem esta interfer ncia instala o do conversor dentro de um painel met lico aterrado uso de cabos blindados para conex es do motor aterramento de boa qualidade baixa resist ncia uso de filtros supressores
29. As tens es monof sicas padronizadas no Brasil s o as de 115V conhecida como 110V 127 e 220V Os motores monof sicos s o ligados duas fases tens o de linha U ou uma fase e o neutro tens o de fase Us Assim a tens o nominal do motor monof sico dever ser igual tens o U ou Us do sistema Quando v rios motores monof sicos s o conectados a um sistema trif sico formado por tr s sistemas monof sicos deve se tornar o cuidado para distribu los de maneira uniforme evitando se assim desequil brio entre as fases 1 3 1 2 1 MONOF SICO COM RETORNO POR TERRA MRT 38 WEG Transformando Energia em Solu es O sistema monof sico com retorno por terra MRT um sistema el trico em que a terra funciona como condutor de retorno da corrente de carga Afigura se como solu o para o emprego no monof sico a partir de alimentadores que n o t m o condutor neutro Dependendo da natureza do sistema el trico existente e caracter sticas do solo onde ser implantado geralmente na eletrifica o rural tem se 1 Sistema monofilar 2 E a vers o mais pr tica e econ mica do MRT por m sua utiliza o s poss vel onde a sa da da subesta o de origem estrela tri ngulo Figura 1 23 Sistema monofilar 2 Sistema monofilar com transformador de isolamento Este sistema possui algumas desvantagens al m do custo do transformador como e Limita o da pot ncia do ramal pot nc
30. Dio dd r TE acosessatasi os dai das seas io ia pi a dd Dia dado pa 187 do COE E I a sarna rasa Ri pe 191 do CONE VCLORAL assar ss ssai senda oii isa DU S E 192 3 3 3 4 Observa es e Considera es Importantes cceeeee rr ececerereeeeeeererererereea 195 3 3 3 5 Constitui o B sica do Controlador Eletr nico e ii eeeeeeeeeeeeeereeea 196 3 4 Aplica o de Conversores de Frequ ncia ccccceceeeeessssssssrereceecereeececcecososssssssssaea 200 E RA DM T O a es RR RR UR DR RR RR 200 34 2 Criterios COVA DIC O o ue petna nona O a OB Ra a RS a cado DS 200 3 4 2 1 Opera o Abaixo da Rota o Nominal eerrrrr rece eee eee eeeeeeeeerererena 200 242 1 Motores AutoventladoS assis add aa ad e A EA A dd 201 3 4 2 1 2 Motores com Ventila o Independente cc e eeeeeeerrreeeeeeeererereenaaaa 203 3 4 2 2 Opera o Acima da Rota o Nominal eee eeeeeeeeeeerererreeeeeeranas 203 3 4 2 3 Opera o em ambientes com temperatura elevada cceeerereeeeereeeas 204 3 4 2 4 Opera es em regi es de altitude elevada i cc eeeeeeeeeeererereea 205 3 4 2 5 Considera es sobre acionamentos multimotores essesssssssssssseetrrrersssssssssssss 205 3 4 2 5 1 Ssistema de acionamento multimotores sessssessssssssseetereeresssssssssssseerrrrresssssss 205 3 4 2 5 2 Sistema de acionamento monoico monoiconversor
31. Neste sistema o motor apresenta um ventilador acoplado internamente no eixo o qual aspira o ar de um recinto n o contaminado que ap s atravessar o motor devolvido ao meio ambiente Recinto contaminado Recinto n o contaminado l Figura 1 70 Motor auto ventilado por dutos 98 WEG Transformando Energia em Solu es Ventila o independente com trocador de ar ar MGI MAI IC 0666 Neste sistema existe um ventilador independente que for a a circula o Interna do ar O outro ventilador independente aspira o ar ambiente e o faz circular atrav s do trocador de calor ar ar k m om o Em m m u a Figura 1 71 Motor com ventila o independente e trocador de calor ar ar Ventila o independente motor aberto MGV MAV IC 06 O ar ambiente for ado a circular atrav s do motor por um ventilador independente acoplado no topo do motor e em seguida devolvido ao meio ambiente como mostra a figura 1 72 abaixo Ar frio I o e qem JAR smena fi T EPS quente Figura 1 72 Motor aberto com ventila o independente WEG Transformando Energia em Solu es 99 e Ventila o independente com trocador de calor ar gua MGL MAL IC W37481 Neste sistema existe um ventilador independente que for a a ventila o do ar Internamente ao motor atrav s do trocador de calor ar gua Figura 1 73 Motor com
32. a e do ar ambiente text ta a O sistema de ventila o bem projetado al m de ter um ventilador eficiente capaz de movimentar grande volume de ar deve dirigir esse ar de modo a varrer toda a superf cie da carca a onde se d a troca de calor De nada adianta um grande volume de ar se ele se espalha sem retirar o calor do motor b A rea total de dissipa o deve ser a maior poss vel Entretanto um motor com uma carca a muito grande para obter maior rea seria muito caro e pesado al m de ocupar muito espa o Por isso a rea de dissipa o dispon vel limitada pela necessidade de fabricar motores pequenos e leves Isso compensado em parte aumentando se a rea dispon vel por meio de aletas de resfriamento fundidas com a carca a c Um sistema de resfriamento eficiente aquele que consegue dissipar a maior quantidade de calor dispon vel atrav s da menor rea de dissipa o Para isso necess rio que a queda interna de temperatura mostrada na figura 1 51 vale a soma da queda interna com a queda externa 70 WEG Transformando Energia em Solu es ENROLAMENTO ISOLAMENTO CHAPAS CARCA A ALETAS PL qet o SA TEMPERATURA QUEDA INTERNA lt QUEDA EXTERNA AMBIENTE Figura 1 51 Como visto anteriormente interessa reduzir a queda interna melhorar a transfer ncia de calor para poder ter uma queda externa a maior poss vel pois esta que realmente ajuda a di
33. a resolu o do encoder n a rota o rpm Para os terminais de sa da adotada uma terminologia pr pria Os sinais s o transmitidos utilizando circuitos de corrente cont nua para que sejam atingidas altas velocidades de transmiss o Esta transmiss o feita por uma corrente que pode fluir do encoder para o circuito NPN ou do circuito para o encoder PNP embora a maioria dos encoders possam ser configurados em outros padr es al m do PNP ou NPN tais como Push Pull Line Drive ou RS 422 Os encoders incrementais ainda podem ser unidirecionais ou bidirecionais ou ainda com sinal de refer ncia Adicionalmente podem ser transmitidos tamb m como sinal singular sigle ended ou com seus sinais complementares diferencial Para a especifica o de encoders incrementais devem ser informadas algumas caracter sticas que podemos dividir em o Mec nicas Flange di metro do eixo ou eixo vazado m xima carga do eixo pulsos por volta velocidade momento de in rcia temperatura de opera o prote o IP dimens es e tipo de conex o el trica o Eletr nicas feq ncia tipo de eletr nica formato da sa da imunidade a ru do prote o do circuito invers o de polaridade sobretens o curto circuito na sa da e alimenta o As aplica es para encoders incrementais abrangem v rios processos entre os quais podemos citar Realimenta o de sistemas digitais de controle de velocidade M quinas
34. acordo com a carga este conversor capaz de devolver energia rede Isto acontece se o ngulo de fase est acima de 90 el tricos para s lt 0 m quina operando como gerador A polaridade da tens o do circuito intermedi rio inverte para que o retificador de entrada ponte de tiristores opere como inversor e devolva energia rede Portanto este conversor est apto a operar nos 4 quadrantes sem custos adicionais Atrav s do inversor a corrente definida no circuito intermedi rio resulta em cada fase em blocos de corrente forma retangular com 120 de dura o e 60 de repouso A tens o nos bornes da m quina quase senoidal 183 WEG Transformando Energia em Solu es Como o dispositivo de comuta o opera em fun o da carga este conversor mais adequado a acionamentos monomotores Comparando se com os conversores de freqii ncia por tens o imposta ele apresenta as seguintes vantagens a possibilidade de opera o nos quatro quadrantes sem a necessidade de incremento de equipamentos adicionais b circuito de comuta o extremamente simples e de custo relativamente pequeno c os tiristores do inversor tem aproveitamento otimizado quando a sua capacidade em fun o da forma retangular da corrente E as seguintes desvantagens a o conversor e o motor devem ser adaptados um ao outro com a corrente podendo variar dentro de certos limites b os capacitores de comuta o tem que estar dimensionados
35. de an is Pode se conseguir o efeito de varia o de velocidade atrav s da varia o da resist ncia do circuito rot rico da m quina com tens o estat rica constante Com o aumento da resist ncia reduz se inicialmente a corrente rot rica Para manter se o conjugado motor a corrente deve ser aumentada atrav s do aumento da tens o induzida que obtida por sua vez pelo crescimento do escorregamento Geralmente tais resist ncias s o ligadas em est gios atrav s de contatores ou reostatos Com o aux lio de uma ponte retificadora e tiristor existe a possibilidade de varia o da resist ncia do rotor de forma cont nua e sem comuta o mec nica Liga se uma chave eletr nica tiristor em paralelo com uma resist ncia que periodicamente abre e fecha Alimentando se este circuito com uma corrente cont nua pode se variar a resist ncia em rela o a fonte atrav s da varia o da rela o entre o tempo de liga o e o tempo de desligamento da chave Este processo apresenta perdas hmicas na resist ncia 171 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 3 9 Sistema de varia o com ponte retificadora e tiristor O conjugado de partida define o valor m ximo da resist ncia R Em fun o disto este valor limita a faixa de varia o de velocidade atrav s do controle da varia o de resist ncia do rotor especialmente com a diminui o do conjugado resistente O reator L deve evitar um curto circuito pa
36. es bombas motores el tricos auxiliares que faz com que em uma an lise global do conjunto o sistema tenha um rendimento baixo e um n vel de manuten o elevado pela exist ncia de v rias partes mec nicas O controle da varia o de velocidade do motor feita atrav s da press o do fluido injetado no motor quanto maior a press o maior a velocidade que feito atrav s de v lvulas de estrangulamento no circuito hidr ulico ocasionado perdas elevadas 3 2 2 2 VARIADOR HIDR ULICO OU HIDRODIN MICO Este m todo permite varia o cont nua de velocidade O sistema consiste basicamente em um variador de velocidade de princ pio hidrocin tico composto de um eixo de entrada de rota o fixa e de um eixo de sa da cuja rota o pode variar linearmente de zero at uma rota o muito pr xima do eixo de entrada O princ pio de opera o pode ser demonstrado pelo seguinte Colocando se dois ventiladores frente a frente e fazendo se a h lice de um deles girar a h lice do segundo ventilador ir come ar a girar tamb m ao receber a corrente de ar Se n o houvesse perdas a rota o do segundo ventilador seria praticamente a mesma que a do ventilador acionador Agora se colocarmos entre os dois ventiladores uma folha de papel o poderemos diminuir ou aumentar a rota o do segundo ventilador conforme o desejado em fun o do fluxo de ar existente No variador hidr ulico no lugar de ar usa se leo como fluido e em vez
37. gua at uma inclina o de 15 com a vertical Pingos de gua na vertical Pingos de gua at uma inclina o de 15 com a vertical gua da chuva at uma inclina o de 60 com a vertical Pingos de gua na vertical Pingos de gua at uma inclina o de 15 com a vertical gua da chuva at uma inclina o de 60 com a vertical Respingos de todas as dire es Respingos de todas as dire es Jatos de gua em todas as dire es Chuva maresia Como no caso acima somente alguns tipos de prote o s o empregados nos casos normais S o eles IP21M IP22 IP23 e IP44 Os tr s primeiros s o motores abertos e o ltimo motor totalmente fechado Para aplica es especiais mais rigorosas s o comuns tamb m os graus de prote o IP54 ambientes WEG Transformando Energia em Solu es 93 muito empoeirados e IP55 casos em que os equipamentos s o lavados periodicamente com mangueiras como em f bricas de papel Outros graus de prote o para motores s o raramente fabricados mesmo porque qualquer grau de prote o satisfaz plenamente os graus de prote o inferiores algarismos mais baixos Assim por exemplo um motor IP44 substitui com vantagem os IP21 IP22 e IP23 apresentando maior seguran a contra exposi o acidental a poeiras e gua Isto permite padroniza o da produ o em um nico tipo que atenda a todos os casos com vantagem adicional para o comprador nos casos
38. ncia atrav s de um computador central que permite ao mesmo ter acesso aos par metros de programa o do conversor da mesma forma como com a Interface HomemxM quina Esta comunica o executada atrav s de pares de fios podendo ser conectados v rios conversores em conjunto a um mesmo computador central como SDCD CLP etc denominando se de liga o em rede Os sistemas de comunica o normalmente utilizados s o RS 232 ou RS 485 199 WEG Transformando Energia em Solu es 3 4 APLICA O DE CONVERSORES DE FREQU NCIA 3 4 1 INTRODU O Afirmar que uma carga mec nica requer uma determinada pot ncia P a dizer que tal carga necessita de um dado conjugado C a uma dada velocidade de rota o n Matematicamente existem infinitas combina es de C e n de modo a resultar no mesmo valor de P fisicamente contudo uma espec fica carga mec nica associa se a um nico par C n e respectivamente a uma pot ncia P atrav s da rela o p Xn k Onde P Pot ncia C Conjugado n Rota o k Constante relacionada com unidades utilizadas A curva C em fun o de n uma caracter stica fundamental para o processo de sele o do motor adequado ao acionamento sendo que o conjugado resistente depende da carga mas todos podem ser representados pela express o C C k xn Onde C Conjugado resistente da carga C Conjugado da carga para rota o zero ke Constante que depende da carga
39. o Tempo Figura 1 64 Onde try trz frenagem el trica tp partida tn tn2 tn3 funcionamento em carga constante Om x temperatura m xima atingida Fator de dura o do ciclo tp t 2 M_ x100 la tla tlatiy tia The to t I NM x100 laoti Fiati Fes rias a 7 MN x100 lo tivi tip Tino Tipo tiy NOTA nos regimes S3 e S8 o per odo geralmente curto demais para que seja atingido o equil brio t rmico de modo que o motor vai se aquecendo e resfriando parcialmente a cada ciclo Depois de um grande n mero de ciclos o motor atinge uma faixa de eleva o de temperatura e equil brio 84 WEG Transformando Energia em Solu es i Regimes Especiais Onde a carga pode variar durante os per odos de funcionamento existe revers o ou frenagem por contra corrente etc a escolha do motor adequado deve ser feita mediante consulta f brica e depende de uma descri o completa do ciclo e Pot ncia necess ria para acionar a carga ou se ela varia conforme um gr fico de pot ncia requerida durante um ciclo a figura 1 63 mostra um gr fico simples onde a pot ncia varia no per odo de carga e Conjugado resistente da carga e Momento de in rcia total GD ou J da m quina acionada referida sua rota o nominal e N mero de partidas revers es frenagens por contra corrente etc e Dura o dos per odos em carga e em repouso ou vazio 1 6 4 2 DESIGNA
40. que ser maior a diferen a de velocidades entre rotor e o campo girante no estator para que as correntes induzidas e os campos produzidos sejam maiores Portanto medida que a carga aumenta cai a rota o do motor Quando a carga for zero motor a vazio o rotor ir girar praticamente na rota o s ncrona A frequ ncia da corrente induzida no rotor igual ao escorregamento vezes a frequ ncia do estator Ou seja f sxf Onde f Frequ ncia da corrente estat rica Hz f2 Frequ ncia da corrente rot rica Hz A vazio o escorregamento muito pequeno portanto como no rotor sua reat ncia e sua f e m induzida s o todas muito pequenas Assim a corrente do rotor reduzida apenas suficiente para produzir o torque necess rio a vazio O fator de pot ncia extremamente baixo e em atraso com cos lt 0 3 pois a corrente que circula pelo motor utilizada apenas para a sua magnetiza o Quando uma carga mec nica aplicada ao rotor a velocidade decresce um pouco O pequeno decr scimo na velocidade causa um aumento no escorregamento na frequ ncia da corrente rot rica na sua reat ncia e na sua for a eletromotriz induzida O aumento da corrente induzida no rotor reflete se num aumento da corrente prim ria do estator componente esta que produz pot ncia Uma corrente maior ser produzida no estator com um melhor fator de pot ncia tendendo a produzir mais pot ncia mec nica e solicitar mais pot ncia da
41. rcia baixas indut ncias e alto torque m ximo e Alta capacidade de sobrecarga mec nica gt Alto torque m ximo e boa rigidez mec nica Alta capacidade t rmica gt Alto tempo de aplica o de sobrecarga mec nica e de corrente sem sobreaquecimento Alto torque cont nuo Caracter stica torque x velocidade linear mesmo em sobrecargas Larga faixa de controle de velocidade Opera o suave mesmo em baixas velocidades baixo ripple de torque ou cogging Alta precis o no posicionamento Projeto compacto gt elevada rela o pot ncia volume Alta confiabilidade baixa manuten o e longa vida Inexist ncia de resson ncias mec nicas e baixo ru do Alto rendimento Rela o custo desempenho aceit vel Dimens es reduzidas O servomotor que melhor atende s caracter sticas descritas acima o servomotor s ncrono de im s permanentes tamb m chamado de servomotor CA ou servomotor CC sem escovas brushless DC servomotor por ter um comportamento id ntico ao motor de corrente cont nua Conv m lembrar que o servomotor CA comutado eletronicamente sendo por 1sso tamb m chamado de motor a m permanente de comuta o eletr nica 244 WEG Transformando Energia em Solu es 4 2 DESCRI O DO SERVOMOTOR 2 E uma m quina el trica que converte a energia el trica em energia mec nica Os tr s tipos de servomotores mais utilizados s o e servomotores de corrente cont nua e corr
42. rcia total da carga referido ao eixo do motor e do momento de in rcia do rotor e S325 S6 40 e Ss motor H 1 FI 10 33cv 740rpm 3min Onde H 1 significa uma constante de energia cin tica igual a Is e FI IO significa um fator de in rcia igual a 10 1 6 4 3 FATOR DE REDU O DE POT NCIA NO MOTOR CC Para os regimes S2 e S3 pode ser estimada a pot ncia equivalente em regime S1 indicada no cat logo Nas tabelas a seguir podem ser obtidos os valores mais usuais para as diferentes ventila es Nas figuras abaixo obt m se valores intermedi rios Tipo DC NJE REGIME POT NCIA PERMITIDA S2 60 min 150 da pot ncia do cat logo S3 40 ED 150 da pot ncia do cat logo S3 60 ED 25 da pot ncia do cat logo Tipos DC N F DC N D DC N S DC N X DC NJA 100 da pot ncia do cat logo Polgnoha Ecpakraharoo pary regire 51 10 Ar JE dl Ei T E H He mM Ta vo ima q5 4 Figura Fator de redu o da pot ncia Tipo DC NJE 86 WEG Transformando Energia em Solu es Potencia Equivdente pra regire 5 57 d min S3 ial Figura Fator de redu o da pot ncia Tipo DC N JF DC N D DC N S DC N X DC NJA 1 6 4 4 POT NCIA NOMINAL a pot ncia que o motor pode fornecer dentro de suas caracter sticas nominais em regime cont nuo O conceito de pot ncia nominal ou seja a pot ncia que o motor pode fornecer est intimamente ligado eleva o de temperatura do enrolament
43. s permanentes encontra se o Resolver Uma das vantagens principais que a leitura da posi o de forma absoluta bem como a robustez j que este tem caracter sticas construtivas similares ao motor O resolver usado em servomotores apresenta uma estrutura b sica conforme a apresentada na figura 4 Um sinal de alta frequ ncia transferido do rotor atrav s de um transformador circular No estator s o gerados ent o sinais CA de alta frequ ncia modulados pelo seno e coseno do ngulo do rotor Este sinal n o muito til em sua forma original desta forma um circuito externo se faz necess rio para criar valores utiliz veis n vel do controle O sinal deve na realidade ser tratado para que possa ent o fornecer um valor de posi o absoluta este tratamento do sinais feito atrav s de conversores digitais usualmente j incorporados aos circuitos eletr nicos do servoconversor e um sinal anal gico de velocidade ver figura 5 Cosseno modulado em alta freqii ncia Seno modulado em alta freqii ncia Excita o Estator Figura 4 Estrutura b sica do resolver 253 WEG Transformando Energia em Solu es Conversor digital para o Resolver Refer ncia do rotor E Detector 2 Mult SEN ee S2 UE DONN ovco Integrador E1 Yyyy Isola o E2 Sa da Sa da digital de Anal gica de posi o velocidade Figura 5 Conversor digital do resolver As re
44. sico trabalhar em qualquer sentido dependendo da conex o com a fonte el trica Para inverter o sentido de rota o inverte se qualquer par de conex es entre motor e fonte el trica Os motores WEG possuem ventilador bidirecional proporcionando sua opera o em qualquer sentido de rota o sem prejudicar a refrigera o do motor 53 WEG Transformando Energia em Solu es 1 4 CARACTER STICAS DE ACELERA O 1 4 1 CONJUGADOS 1 4 1 1 CURVA DE CONJUGADO X VELOCIDADE Conforme foi explicado anteriormente o motor de indu o tem conjugado igual a zero velocidade s ncrona medida que a carga vai aumentando a rota o do motor vai caindo gradativamente at um ponto em que o conjugado atinge o valor m ximo que o motor capaz de desenvolver em rota o normal Se o conjugado da carga aumentar mais a rota o do motor cai bruscamente podendo chegar a travar o rotor Representando num gr fico a varia o do conjugado com a velocidade para um motor normal vai se obter uma curva com aspecto representado na figura 1 42 Co Conjugado b sico o conjugado calculado em fun o da pot ncia e velocidade s ncrona 716x P cv 794x P kW C kefim TEX P _ 794x POW ns rpm ns rpm 7094x P 555x P k C 94 x cv 9 x P kW ns rpm ns rpm Ca Conjugado nominal ou de plena carga o conjugado desenvolvido pelo motor pot ncia nominal sob tens o e fregqii ncia nominais nn Rota o no
45. vel Neste caso a rela o de pot ncia ser de aproximadamente 1 4 muito aplicado s cargas como bombas ventiladores Sua liga o Y YY Exemplo 1 4cv IV II p los Y YY 178 WEG Transformando Energia em Solu es ROTA O TIPO BAIXA ALTA Conjugado Constante Pot ncia Constante Conjugado Vari vel Figura 3 19 Resumo das liga es Dahlander 3 2 4 3 1 3 MOTORES COM MAIS DE DUAS VELOCIDADES poss vel combinar um enrolamento Dahlander com mais um enrolamento convencional entretanto essa pr tica n o comum e somente utilizado em aplica es muito especiais Por exemplo um motor Dahlander de 4 8 p los mais um enrolamento de 6 p los motor de 4 6 8 p los 3 2 4 3 2 VARIA O DO ESCORREGAMENTO A varia o do escorregamento em um motor de indu o com rotor gaiola obtido atrav s da varia o da tens o estat rica um sistema pouco utilizado uma vez que tamb m gera perdas rot ricas e a faixa de varia o da velocidade pequena Reduzindo se a tens o de alimenta o do estator estaremos provocando uma diminui o correspondente do fluxo magn tico na m quina Para que o conjugado motor seja mantido a corrente do rotor deve ser aumentada Isto conseguido com o aumento da tens o induzida no rotor mantendo se a sua resist ncia constante O aumento da corrente induzida por sua vez obtido pelo aumento do escorregamento consequentemente a velocidade da m quina
46. via IHM remoto ou via serial microcomputador PC e Transistores de pot ncia IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor para o acionamento silencioso e eficiente dos servomotores Os transistores evitam a comuta o que existem nos tiristores mas em compensa o necessita de CC na base durante o estado de condu o Com o uso do IGBT o liga desliga pelo executado atrav s do gate chaveamento por tens o frequ ncia de opera o menor que 20 kHz faixa de pot ncia de 7 KVA at 100 KVA e tamanho reduzido dos drivers controladores e Transistor de frenagem incorporado Especifica es T cnicas Unidades 04 08 08 16 24 48 Corrente nominal Ams 4 8 4 Corrente din mica 3s Arms 8 16 4 amp 8 3 x 220 230 V 10 15 Tens o de sa da 0 200 230 V Frequ ncia de chaveamento Entradas digitais qtde 4 15 24 Vcc program veis Entradas anal gicas qtde 2 10 0 10 V 1 1bits program veis Resolu o de velocidade 1 65536 16 bits Temperatura de ambiente 0 45 Grau de Prote o Po IP20 Massa do SCA 04 Tabela 5 Carcater sticas T cnicas do SCA 04 Grau de prote o IP20 2 gt corpos estranhos de dimens es acima 12 mm 0D sem prote o 1 algarismo grau de prote o contra corpos s lidos e contato acidental 2 algarismo grau de prote o contra penetra o de gua Especifica es Modelos dos SCA 04 Corrente Nominal A rms Tens o V
47. w 2 n n Ent o V 1nD gt V 27 n r Onde V Velocidade tangencial m s n Rota o rps r Raio m D Di metro m Velocidade angular rad s Nota se ent o que na medida em que o raio ou di metro da pe a diminui necess rio que a sua rota o aumente para que a velocidade tangencial ou de superf cie permane a constante Sendo que a for a de corte tamb m constante o conjugado resistente oferecido pela carga definido por C F xr Onde Cc Conjugado da carga F For a de corte r Raio Dessa forma na medida em que o raio ou di metro da pe a diminui o conjugado resistente tamb m diminui Destas duas considera es tem se ent o que para pe as de pequeno di metro a sua rota o deve ser alta e o conjugado resistente baixo e que para pe as de grande di metro a rota o deve ser baixa e o seu conjugado resistente alto Para o acionamento deste tipo de carga com motor de indu o e conversor de freq ncia pode se utilizar a faixa de rota o entre zero at a rota o nominal levando se em considera o o problema de sobreaquecimento do motor em baixas rota es Outra forma de se poder fazer o acionamento utilizando o motor operando acima de sua rota o nominal entrando em sua regi o de enfraquecimento de campo onde a curva de conjugado resistente da carga e o conjugado motor se assemelham n o havendo problemas de sobrecarga no motor e tamb m
48. x Par metro que depende da carga podendo assumir os valores 1 0 1 2 De acordo com a equa o percebe se que o conjugado da carga varia com a rota o n Esta varia o depende do par metro x e em fun o deste as cargas podem ser classificadas em quatro grupos Cargas com conjugado resistente CONSTANTE Cargas com conjugado resistente LINEAR Cargas com conjugado resistente QUADR TICO Cargas com conjugado resistente HIPERB LICO 3 4 2 CRIT RIOS DE APLICA O 3 4 2 1 OPERA O ABAIXO DA ROTA O NOMINAL Considerando se que as perdas no cobre s o resultado da corrente do motor ent o a perda de pot ncia ser proporcional carga Dessa forma se o motor gira mais lento com a mesma corrente nominal determinada pela carga gerando a mesma perda de pot ncia que ocorre em velocidades mais elevadas o motor se sobreaquece pois h um menor fluxo de ar de 200 WEG Transformando Energia em Solu es refrigera o dispon vel quando o ventilador do motor se movimenta em velocidades menores motores autoventilados Quando o motor utilizado em aplica es para controle de ventiladores ou bombas centr fugas a carga normalmente diminui conforme a velocidade se reduz dessa forma o sobreaquecimento deixa de existir Em aplica es onde o motor deve desenvolver pleno torque 100 da corrente em baixa velocidade o sobredimensionamento ou utiliza o de motores com um fator de servi o mais elevado
49. ximo de pot ncia eletromagn tica fun o particular do grau de corrente de excita o que est sendo introduzida nos enrolamentos de campo A forma construtiva a grande robustez eletromec nica o baixo custo de fabrica o e manuten o s o fatores que os tornam atrativos para o setor industrial As aplica es atuais em rob tica m quinas ferramentas e outras requerem respostas r pidas e precisas e pequena sensibilidade a perturba es internas ou externas Buscando desenvolver controladores que agreguem as caracter sticas requeridas pelas aplica es algumas t cnicas avan adas de controle foram desenvolvidas visando dar aos motores CA as caracter sticas operacionais das m quinas CC O estabelecimento da teoria do controle vetorial no in cio dos anos setenta proporcionaram a utiliza o dos motores CA em aplica es de elevada exig ncia do ponto de vista do controle Apesar de nos dias atuais ser a tecnologia mais aplicada na ind stria outras t cnicas t m sido aliadas ao controle vetorial na busca da melhora da robustez s perturba es Internas e externas como o caso da utiliza o da t cnica de controle adaptativo A t cnica de controle vetorial usada nas m quinas s ncronas a m s permanentes tem por objetivo separa a componente de torque da corrente da componente de fluxo com a vantagem de que esse controle n o provoca oscila es de torque 4 2 4 CARACTER STICAS CONSTRUTIVAS Os servomot
50. 00 gt 34 00 lt 54 00 gt 54 00 lt 86 00 gt 86 00 lt 140 00 gt 140 00 lt 220 00 gt 220 00 lt 340 00 gt 340 00 lt 540 00 gt 540 00 lt 860 00 gt 0 40 lt 0 E gt 0 63 lt 1 00 gt 1 00 lt 1 60 gt 1 60 lt 2 50 gt 2 50 lt 4 00 gt 4 00 lt 6 30 gt 6 30 lt 10 00 gt 10 00 lt 16 00 gt 16 00 lt 25 00 gt 25 00 lt 40 00 gt 40 00 lt 63 00 gt 63 00 lt 100 00 gt 100 00 lt 160 00 gt 160 00 lt 250 00 gt 250 00 lt 400 00 gt 400 00 lt 630 00 Tabela 1 4 1 2 1 Conjugado com rotor bloqueado Cp Conjugado m nimo de partida Cmn e Conjugado m ximo Cm x de motores de categoria N N mero de P los Faixas de pot ncias nominais gt 0 54 lt 0 63 0 86 lt 1 40 1 40 lt 2 20 2 20 lt 3 40 3 40 lt 5 40 5 40 lt 8 60 8 60 lt 14 00 14 00 lt 22 00 22 00 lt 34 00 34 00 lt 54 00 54 00 lt 86 00 86 00 lt 140 00 140 00 lt 220 00 gt 0 40 lt 0 63 gt 0 63 lt 1 00 gt 1 00 lt 1 60 gt 1 60 lt 2 50 gt 2 50 lt 4 00 gt 4 00 lt 6 30 gt 6 30 lt 10 00 gt 10 00 lt 16 00 gt 16 00 lt 25 00 gt 25 00 lt 40 00 gt 40 00 lt 63 00 gt 63 00 lt 100 00 gt 100 00 lt 160 00
51. 1 6 2 4 PROTETORES T RMICOS S o do tipo bimet lico com contatos normalmente fechados Utilizados principalmente para prote o contra sobreaquecimento em motores de indu o monof sicos provocado por sobrecargas travamento do rotor quedas de tens o etc S o aplicados quando especificados pelo cliente O protetor t rmico consiste basicamente em um disco bimet lico que possui dois contatos m veis uma resist ncia e um par de contatos fixos O protetor ligado em s rie com a alimenta o e devido dissipa o t rmica causada pela passagem da corrente atrav s da resist ncia Interna deste ocorre uma deforma o do disco tal que os contatos se abrem e a alimenta o do motor interrompida Ap s ser atingida uma temperatura inferior especificada o protetor deve religar Em fun o de religamento pode haver dois tipos de protetores e Protetor com religamento autom tico onde o rearme realizado automaticamente e Protetor com religamento manual onde o rearme realizado atrav s de um dispositivo manual MONOF SICO TRIFASICO Contotos Esquema descritivo Figura 1 55 Visualiza o do aspecto Interno do protetor t rmico O protetor t rmico tamb m tem aplica o em motores trif sicos por m apenas em motores com liga o Y O seguinte esquema de liga o poder ser utilizado 220V 440V Enrolamento do motor Enrolamento do motor Aquecedor do protetor Prot
52. 3 67 Acelera o e desacelera o por rampa S 240 WEG Transformando Energia em Solu es 3 6 4 ANEXO IV SEMICONDUTORES DE POT NCIA A seguir apresentamos os tipos simbologia e caracter sticas de opera o de alguns semicondutores de pot ncia utilizados em conversores est ticos CA CC ou CA CA TIPO S MBOLO CARACTER STICAS TIRISTOR SCR Ligamento pelo GATE Robusto Baixo custo Ampla pot ncia de opera o at 30 MVA Baixa freqii ncia de opera o menor que 100 Hz para tiristores normais Drivers controladores simplificados TIRISTOR GTO Ligamento e desligamento pelo GATE Drivers controladores complexos Frequ ncia de opera o menor que 1 kHz Faixa de pot ncia de 100 kVA at 3 MVA TRANSISTOR IGBT Ligamento e desligamento pelo GATE Chaveado por tens o Frequ ncia de opera o menor que 20 kHz Faixa de pot ncia de 1 kVA at 100 kVA Tamanho reduzido dos drivers controladores TRANSISTOR BIPOLAR BJT V4 EDS Ligamento e desligamento pelo GATE Chaveado por corrente Frequ ncia de opera o menor que 5 kHz Faixa de pot ncia de 500 VA at 250 kVA sem a necessidade de coloca o de m dulos em paralelo TRANSISTOR MOSFET Ligamento e desligamento pelo GATE Chaveado por tens o F
53. 4 1 Liga es normais dos enrolamentos dos motores trif sicos 43 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 3 FREQU NCIA NOMINAL HZ a frequ ncia da rede para a qual o motor foi projetado 1 3 3 1 TOLER NCIA DE VARIA O DE TENS O E FREQU NCIA Conforme a norma NBR 7094 o motor el trico de indu o deve ser capaz de funcionar de maneira satisfat ria dentro das poss veis combina es das varia es de tens o e frequ ncia classificados em zona ou zona B conforme figura 1 30 TENS O p u FREQU NCIA p u DJ NOMINAL C ZONA A E ZONA B 0 90 Figura 1 30 Limites das varia es de tens o e de frequ ncia em funcionamento ZONA A e O motor dever desempenhar sua fun o principal continuamente assegurar o seu conjugado nominal e O motor ter desvios em suas caracter sticas de desempenho tens o e frequ ncias nominais rendimento fator de pot ncia etc e Haver eleva es de temperatura superiores quelas a tens o e frequ ncia nominais podem exceder em aproximadamente 10K os limites especificados pela norma ZONA B e O motor dever desempenhar sua fun o principal assegurar o seu conjugado nominal e O motor ter desvios em suas caracter sticas de desempenho tens o e frequ ncia nominais superiores queles da zona A e Existir eleva es de temperatura superiores quelas a tens o e frequ ncia nominais e superiores s da zona
54. 66 1 5 3 1 Varia o da Resist ncia Rot rica ssssooeeeeeeesssssssssssssssttrrrersssssssssssseetrreeesessssssssese 66 1 5 3 2 Varia o da Tens o do Estator nenneeseesooooeenenssssssssssesesetereerssssssssssssssereeeeeessssssssseess 67 1 54 Varia o da Prequ ncia osese idas sadio saias dede mediocridade Aare a ENE 67 1 5 4 1 Considera es Sobre a Aplica o de Motores com Controle de Velocidade Atrav s de Conversores de Frequ ncia serisine rn aea rana a EIE a E esae 69 1 6 Caracter stica em RegiMe ssssccccccccccccecesesscoococccccccccceeeeeesesoooscocccccccceceeeessossssccccccceceeeee 69 1 6 1 Eleva o de Temperatura Classe de Isolamento onnnonnneennnesssssseseessseessseseessseeeseerererrreseeee 69 1 6 1 1 Aquecimento do Enrolamento e eeeeeeeeeeerrereeeeere eee e naene a 69 1 6 1 2 Vida til do Motor de Indu o eeeeeee ee eaeearaeanana T2 1 6 1 2 1Vida til de uma M quina CC ereta 72 LOL Classes de So ARCO sbrsespnesE Dono isaaDano nen oaE DNC anaanD atoa DAS Ne onban een Anata Rnan Rir aDA Den nan apa 13 1 6 1 4 Medida de Eleva o de Temperatura do Enrolamento ceeiies 13 1 6 1 5 Aplica o Motores El tricos sassaseces denis iuivusianaaaani nando de sarsnasiai nego nadas sds aais Lo gana air amaaa nes 13 1 6 2 Prote o T rmica de Motores EJ LTICOS uu sacsccnesussonanesseneniastneese End aRNsbRaLan sena n emas recua aca a icadanionaca 15 1 6
55. 7 1 Tempo de Rotor Bloqueado em Rela o a Classe Isolante iii 158 2l Jeimpo de Acelera iOi aas na a aana a OA NG d Aos Aini iir EENEI 159 2 7 3 Pot ncia Din mica ou de Acelera o eseeereeererereresrereereesessssenssessssssssssesssssesssssesseeeese 161 3 Varato de Velocidade uaisasap is ieoressediarensatauiuds onda iss dando sesta s acne notice pulsa ide ss sad 163 SLO OE E us ando na sia dda ia E canada na dada 163 3 2 Sistama de Varia o de Velocidade ccccceeeererererererererererererererererererererecererererererero 164 de NApAdOres MeCN COS eren do FDA LM ndo a aa asa A AA 164 PL DONAS DIAS cus rasos sotoRgas nao noso gasosos dg sao Soda aaa di 164 Dad PONASCONICAS a ass isa asia sda SRD ssa is saias ES Ss ai Da ia isa 165 DZ Pons VI CIO e a EE E E TEN EEE 166 Sie MOR MO a E E E T EE 166 PAES VOO EE a E E e 167 Doo Varadores ENAr VIICOS sneer E E EEEE TETEA E E 167 Jal Motor P ali eonen E EER E EE 167 3 2 2 2 Variador Hidr ulico ou Hidrodin mico eeeeeeesessseseseeeeeesessssssssssssserrerreessssssssssess 168 dz Variador s El tromagn lCOS sisses sn deoiv raia suo ada pgo sand ossada da cao pa dna ais aaa gaia e 169 3 2 3 1 Embreagens Eletromagn ticas sec scasesussesossusamusieinacunada iaaa aD 169 J24 Vanadores Eleroclimoni COS sasra a aaa qa ond poa 169 3 2 4 1 Acionamento Com Motor Comutador de Corrente Alternada ccen 169 5 WEG Transformando Ene
56. ANEXO III FUN ES ESPECIAIS DOS CONVERSORES EST TICOS DE FREQ ENCIA 3 6 3 1 MULTI SPEED Esta fun o permite a varia o da freq ncia de sa da do conversor atrav s de combina es das entradas digitais as quais podem ser comandadas por v rias formas tais como chaves seletoras contatores rel s chaves fim de curso sensores em geral etc Seu uso recomendado quando utiliza se duas ou mais velocidades fixas pr ajustadas pois traz as seguintes vantagens e as freq ncias ajustadas dos patamares s o mais est veis e n o apresentam Influ ncia da temperatura grande repetibilidade e imunidade a ru do el trico e simplifica o de comandos e ajustes A maior imunidade ao ru do el trico importante quando os comandos s o feitos a grandes dist ncias evitando o uso de sinais anal gicos para refer ncia de velocidade 3 6 3 2 CICLO AUTOM TICO O ciclo autom tico utilizado para acionar um motor em uma determinada seq ncia de opera o a ser repetida a cada libera o do conversor Conforme demonstrado na figura a seguir a frequ ncia de cada patamar bem como a sua dura o podem ser ajustadas programadas independentemente 231 WEG Transformando Energia em Solu es Ap s o in cio do ciclo o mesmo poder ser interrompido sendo que a parada da m quina ser feita atrav s de rampa de desacelera o e poder ser reiniciado voltando a operar no mesmo ponto em que foi determ
57. IM V36 IM 2031 P suplementar pelo flange FF para cima em Fixada pela face IM V18 IM 3611 P superior do flange C para baixo Sem Fixada pela face V19 IM V19 IM 3631 P s superior do flange C para cima Tabela 1 9 2 2 Formas construtivas normalizadas montagem vertical lt 7 118 WEG Transformando Energia em Solu es V15 V36 V1 V3 r B35 A identifica o utilizada est de acordo com as normas DIN IEC e ABNT Devido ao formato especial dos p los principais manteve se baixa a rea o da armadura e consequentemente a distor o do campo do entreferro Todas as carca as s o soldadas sob press o atrav s de 4 barras de a o chato a s lidos an is laterais nos dois lados e que s o usinados para encaixe das tampas de ferro fundido 119 WEG Transformando Energia em Solu es Nos modelos DC NJE tr s lados da carca a recebem aletas de alum nio para dissipa o do calor Acima da carca a 311 todas as m quinas s o fornecidas com p s tamb m nos tipos flangeadas com trocador de calor necess rio uma fixa o com p s adicionais 1 9 3 MOTORES COM FLANGE Conforme a norma NBR 5432 os flanges podem ser de dois tipos diferentes e Com furos passantes designados flanges FF e Com furos rosqueados designados flanges FT ou flange C Os flanges FF FT ou C devem ter quatro ou oito furos espa ados sistematicamente Os flanges FF e FT da norma
58. La 3 t p ad O e a DA 4 Onde e wb representa a amplitude do fluxo de excita o criado pelos m s e rad s a velocidade angular el trica do rotor e R ohm a resist ncia do estator por fase e La H e L H simbolizam as auto indu es totais por fase medidas com o eixo do enrolamento da fase alinhado com o eixo do rotor ou em quadratura com ele e deq correspondem proje o dos fasores das grandezas nos eixos direto e em quadratura respectivamente Neste modelamento suposto que os enrolamentos do estator t m estrutura senoidal quanto distribui o perif rica de for a magnetomotriz criada pelo rotor embora seja aproximadamente retangular considera se apenas o efeito da sua componente harm nica fundamental Os materiais usados como m s permanentes ferrites cer micas As Co e Nd Fe Bo apresentam grande resistividade el trica os enrolamentos amortecedores normalmente ausentes neste tipo de m quina logo n o h correntes induzidas no rotor Os im s equivalem a eletro m s que imp em uma for a magnetomotriz fixa elevada mas apresentam permeabilidade magn tica muito baixa id ntica do ar e por conseguinte as reat ncias de magnetiza o vistas do estator apresentam valor muito baixo Admitindo que existem p los salientes no rotor implica que Ld x Lq e que o enrolamento de cada fase do estator apresenta npp pares de p los o bin rio motor vem dado por T n Bi L Li
59. NBR 5432 s o similares aos flanges FF e FT da norma IEC 72 1 A seguir apresenta se as dimens es dos flanges mais utilizados Dimens es do Flange Quantidade de Furos Carca a IEC Flange 6 C9 i E 0 905S S o e po e 120 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 88 C Dimens es do flange tipo C DIN 42677 Quantidade arca a 40 FC 95 93 2 14 20 UNC 149 2 114 3 16 UNC 184 2 215 9 40 4 ER LO gt lie 1 2 13 UNC 228 6 266 7 FC 355 279 4 317 5 355 6 406 4 455 g 11 UNC 368 3 419 1 315M 121 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 89 Dimens es do flange tipo C DIN 42677 Quantidade NES gt NO o e Nn j lt N pd Nn Nn Nn Ss A OM ONO 91115 9 9 130 110 4 afete a Re ziela E 355L 355L 122 WEG Transformando Energia em Solu es 1 9 4 PINTURA O plano de pintura abaixo apresenta as solu es que s o adotadas para cada aplica o ur Norma Uso recomendado Composi o Operacional Ambiente normal levemente severo abrigado ou desabrigado para uso industrial com baixa umidade relativa varia es normais de temperatura e presen a de SO2 Nota N o recomendado para exposi o direta a vapores cidos lcalis e solventes Ambiente industrial severo em locais abrigados ou desabrigados podendo
60. Os bobinadores desbobinadores s o classificados em dois grupos sendo Bobinadores desbobinadores AXIAIS e Bobinadores desbobinadores TANGENCIAIS Os bobinadores desbobinadores AXIAIS s o sistemas acionados diretamente pelo eixo da bobina tendo como caracter stica possuir o conjugado do tipo que varia inversamente com a rota o hiperb lico pois no processo de bobinagem temos a condi o as vezes necess ria de que a velocidade tangencial do cilindro bobinador seja sempre constante durante todo o processo isto a velocidade superficial da bobina ou a velocidade do material bobinado tem de ser constante Esta velocidade definida da mesma forma que nos casos de TORNO DE SUPERF CIE LAMINADOR DESFOLHADOR j visto Da mesma forma para o acionamento deste tipo de carga com motor de indu o e conversor de frequ ncia pode se utilizar a faixa de rota o entre zero at a rota o nominal levando se em considera o o problema de sobreaquecimento do motor em baixas rota es Outra forma de se poder fazer o acionamento utilizando o motor operando acima de sua rota o nominal entrando em sua regi o de enfraquecimento de campo onde a curva de conjugado resistente da carga e o conjugado motor se assemelham n o havendo problemas de sobrecarga no motor e tamb m n o havendo problemas de sobreaquecimento por redu o de ventila o Para sistemas de bobinamento deve se ter cuidado em rela o ao material a ser bobinad
61. R e na reat ncia de dispers o Xg do estator pode se dizer que du J Onde Om Fluxo de magnetiza o l Corrente do rotor U Tens o estat rica f Frequ ncia da rede Para possibilitar a opera o do motor com torque constante para diferentes velocidades deve se fazer variar a tens o U proporcionalmente com a varia o da frequ ncia f mantendo desta forma o fluxo constante 3 3 2 TIPOS DE CONVERSORES EST TICOS DE FREQU NCIA Um conversor de fregi ncia converte a tens o da rede de amplitude e frequ ncia constantes em uma tens o de amplitude e fregii ncia vari veis Esta convers o pode ser obtida direta ou indiretamente e Convers o Direta onde se enquadram os cicloconversores e Convers o Indireta onde se enquadram os conversores com Circuito Intermedi rio 181 WEG Transformando Energia em Solu es XKNPOODOOOPOXAOOOOO o AMAM NV Figura 3 20 a Cicloconversor b Forma o da tens o 3 3 2 1 CONVERSOR REGULADOR DIRETO CICLOCONVERSORES O cicloconversor um conversor regulador direto comutado pela rede isto a tens o de comuta o fornecida diretamente pela rede de alimenta o Conforme a figura acima ele consiste de 6 pontes trif sicas as quais em pares alimentam cada uma das fases da carga As duas pontes de cada fase assim operam em um circuito antiparalelo isto uma ponte fornece a corrente positiva e a outra ponte fornece a corren
62. RPM RPM RPM RPM 5 149 0 99 34 80 46 176 17 133 l1 130 l1 10 300 0 266 11 143 52 326 8 305 1 6 253 15 20 599 0 571 4 8 486 19 628 4 6 618 3 579 So 30 904 0 880 2 802 10 934 3 7 922 2 4 891 1 40 1208 O 1178 1 8 1107 hl 1236 3 1223 1 9 1202 0 50 1507 0 1480 1 3 1415 5 6 1535 2 1530 2 1511 0 7 60 1807 O 1785 0 8 1715 4 7 1836 2 1820 1 1 1801 0 70 2106 O 2068 1 5 1989 5 2 2133 1 5 2114 0 6 2090 0 4 80 2404 O 2340 2 5 2262 5 7 2429 1 2 2420 0 8 2393 0 3 Tabela 3 1 Conversor sem e com compensa o de escorregamento nominal COM COMPENSA O OTIMIZADA COM REALIMENTA O POR TACO CARGA VAZIO 50 100 VAZIO 50 100 a RPM RPM RPM RPM RPM RPM 5 187 24 176 177 145 3 3 160 6 6 160 6 6 160 6 6 10 336 12 328 9 3 322 1 3 312 4 312 4 311 4 20 641 6 8 633 Jo 634 5 5 612 2 612 2 611 2 30 944 4 8 937 4 1 940 4 4 910 1 1 910 i 910 1 1 40 1250 4 1 1238 3 1 1243 3 5 1212 1 1212 1 1211 1 50 1551 3 4 1537 2 4 1551 3 4 1510 0 6 1510 0 6 1509 0 6 60 1850 2l 1838 2d 1833 1 8 1810 0 5 1810 0 5 1810 0 5 70 2139 1 8 2122 1 2112 0 5 2109 0 4 2109 0 4 2109 0 4 80 2435 1 4 2412 0 5 2595 0 2 2409 0 3 2409 0 3 2409 0 3 Tabela 3 2 Conversor com compensa o de escorregamento otimizado e realimenta o por tacogerador de pulsos 3 3 3 3 CONTROLE VETORIAL Em aplica es onde se faz necess rio uma alta performance d
63. S RAR 2 40 mo o 0 S a RR N E DMR RD CR E RR O 216 do T rop RR E GR ERR UT RAR CR UR 217 DO M a asas a sanaso dp son astrais E E Gac A poe Edno a Bedpaanas asa 217 O SISte As derleyen a E EE edia 217 3 5 11 Bobinadores Desbobinadores senneeeeeeeesssssssssssseesessreeeereeeesssssssssssssssessseseeerereeeeeesssesssssss 218 AE E O IS e E RR RE E OR E E ERR UR 219 Jodas mas de dosa ae Mian aE e E a a 219 6 WEG Transformando Energia em Solu es o a ES Gp je e DO RR RU DD DIR OA 219 SS O MO lhos AMADOR setesenssrno sita casedan i a E ada Eddie 220 SO AND OS Inversores asas io nssaianaTadidiao ai nisa Rosa dll eaaa dias CS nau co ditas assinada 222 3 6 1 ANEXO I Modula o por largura de pulsos PWM Pulse Width Modulation 222 3 6 2 ANEXO II Medi es e instrumentos de medida cc e ereeeererereeeeeaaeeeesenaaeao 2a 3 6 2 1 Medi o da comente de entrada ssreicsiseicranascmacieinroeaa aa iaa 22 3 6 2 2 Medi o da pot ncia de entrada auzasessanastioiiicasioifinciicddicasioideabiicaiinoshsisinebioidiresme aids 22 3 6 2 3 Medi o do fator de pot ncia na entrada cierrrre ecc ee rear eeeeeeeeeereea 228 2024 Medi o da tens o d SAldA asi radar iG assada EGO NUAS San Sn Sais sa 228 5625 Medi o da corrente de saidi esrin isa ASAS dad ans iss asas dad 229 3020 Medi o da potencia de saida as ussnasssissa sessMaaTaM icon asas tada nuas Rios E pasa 230 202 7 Elcicncia dos CONV
64. Siemens inventou o primeiro gerador de corrente cont nua auto induzido Entretanto deve se mencionar que esta m quina el trica que revolucionou o mundo em poucos anos foi o ltimo est gio de um processo de estudos pesquisas e inven es de muitos outros cientistas durante quase tr s s culos Em 1600 o cientista ingl s William Gilbert publicou em Londres a obra intitulada De Magnete descrevendo a for a de atra o magn tica O fen meno da eletricidade est tica j havia sido observado pelo grego Tales em 641 AC ele verificou que ao atritar uma pe a de mbar com pano esta adquiria a propriedade de atrair corpos leves como p los penas cinzas etc primeira m quina eletrost tica foi constru da em 1663 pelo alem o Otto Guericke e aperfei oada em 1775 pelo su o Martin Planta O f sico dinamarqu s Hans Christian Oersted ao fazer experi ncias com correntes el tricas verificou ao acaso em 1820 que a agulha magn tica de uma b ssola era desviada de sua posi o norte sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente el trica Esta observa o permitiu a Oersted reconhecer a ntima rela o entre magnetismo e eletricidade dando assim o primeiro passo em dire o ao desenvolvimento do motor el trico O sapateiro ingl s William Sturgeon que paralelamente sua profiss o estudava eletricidade nas horas de folga baseando se na descoberta de Oersted constatou em 1825 que
65. ao de uma m quina CC Onde imr corrente de magnetiza o A corrente de magnetiza o controlada pela componente isd que pode ser comparada com a tens o de campo do motor CC Neste caso controlando a amplitude do vetor da corrente estat rica e sua fase em rela o ao fluxo rot rico poss vel controlar o torque do motor de indu o semelhante a uma m quina CC Tendo ent o o controle do torque pode ser adicionado uma malha fechada de velocidade desta forma obtendo um acionamento completo SELF COMMISSIONING O controle vetorial tem uma maior performance no acionamento do motor de indu o do que o controle escalar Nos diagramas de blocos vemos a exist ncia de v rios reguladores PI que precisam ter seus valores de controle adequados para cada acionamento para melhorar a estabilidade e boa 193 WEG Transformando Energia em Solu es resposta din mica Para isto preciso estimar algumas vari veis Neste caso precisa se ter um bom conhecimento dos par metros do motor Com o sistema self commissioning o pr prio inversor mede os par metros do motor Para o ajuste dos reguladores desta forma facilitando a coloca o em opera o As medi es feitas pelo inversor vetorial s o Medi o da resist ncia estat rica Medi o da indut ncia de dispers o total Ajuste dos reguladores de corrente Medi o da corrente de magnetiza o Medi o da constante rot rica Medi o da constante mec nica O
66. apresenta um limite com o qual se consegue obter o conjugado m ximo e a partir do qual aumentando se o escorregamento aumenta se a imped ncia rot rica diminuindo se o conjugado conforme descrito no item a seguir 1 2 4 4 4 CONJUGADO DE PARTIDA Do desenvolvimento do modelo matem tico da m quina ass ncrona demonstra se que o conjugado descrito por R C kE R Xp Onde Cp Conjugado de partida k Constante de conjugado para o n mero de p los o enrolamento as unidades empregadas etc E Tens o estat rica R Resist ncia rot rica Xa Reat ncia rot rica Da equa o acima pode se fazer as seguintes considera es e No instante da partida o conjugado n o afetado pela natureza da carga aplicada e Desde que para um dado motor de indu o tipo gaiola a resist ncia efetiva do rotor e a reat ncia de rotor bloqueado sejam constantes a express o pode ser escrita por ns 2 C kxE j Ou seja o torque de partida apenas fun o da tens o aplicada ao enrolamento do estator Ao reduzir se a tens o nominal tamb m se reduzir a corrente secund ria e a prim ria Este processo de diminui o da corrente de partida bastante utilizado nos m dios e grandes motores do tipo gaiola nos casos onde a acentuada redu o do conjugado de partida n o comprometa o acionamento da carga 1 2 4 4 5 DISTRIBUI O DE POT NCIAS E PERDAS No caso de um acionamento em que a pot ncia solicita
67. centr fugas m quinas t xteis transportadores etc M quinas de precis o para trabalho sem vibra o tais Reduzido como m quinas a serem instaladas sobre fundamento R isolado a prova de vibra o mandriladoras e fresadoras de precis o tornos furadeiras de coordenadas etc M quinas para trabalho de alta precis o tais como retificas balanceadoras mandriladora de coordenadas etc Tabela 1 9 6 2 1 Tipos de balanceamento Especial S 126 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 91 Balanceamento de Baixa Tens o 1 9 7 ATERRAMENTO 1 9 7 1 FINALIDADE DO ATERRAMENTO O aterramento visa proteger os operadores e as m quinas acionadas contra poss veis curto circuitos entre a parte energizada e a carca a do motor 1 9 7 2 BITOLAS M NIMAS DE CONDUTORES DE ATERRAMENTO A fixa o do condutor de aterramento atrav s de parafuso ou conector identificado no motor por este s mbolo 1 A resist ncia de aterramento deve estar de acordo com a NBR 5410 127 WEG Transformando Energia em Solu es de Velocidade 3600 rpm 1800 rpm 1200 rpm 900 rpm Cy kW Bitolamm Bitolamm Bitola mm Bitolamm E 18 5 100 R5 RO 20 150 10 50 35 a d TIO d H Tabela 1 9 7 2 1 W 15 E l 6 5 0 2 6 0 6 7 Oo 5 E E 5 35 5 No 0 No 10 16 16 16 25 25 35 70 70 70 70 70 70 0 Cv 15 20 25 30 40 50
68. ci 5 A parcela npp La Lq ia ig devida ao efeito de sali ncia Frequentemente esse efeito pouco significativo e por isso desprezado ficando apenas a parte que resulta do produto externo dos vetores de fluxo e corrente T n Di 6 Montando tr s bobinas independentes defasadas de 120 no espa o e fazendo que cada uma delas seja percorrida por correntes el tricas defasadas de 120 no tempo tem se como resultante um campo magn tico girante As correntes trif sicas em circuitos equilibrados s o defasadas 720 no tempo e podem ser representadas matematicamente pelas equa es a seguir Uma solu o bvia que permite realizar o controle de torque neste tipo de m quina requer o conhecimento em cada instante da localiza o angular 9 do vetor de fluxo e consiste em injetar a corrente em quadratura necess ria para produzir a desejada componente de torque w determina se pela transforma o 248 WEG Transformando Energia em Solu es E i sen 0 d a MOE zi senl0 7 y 7 i Zi sen 9 9 Uma vez que o vetor de fluxo fixo com o rotor a localiza o do vetor de fluxo ou seja do referencial d n o oferece dificuldade A figura 2 esquematiza os pormenores fundamentais desta t cnica de controle de torque Outras malhas como por exemplo a de controle de velocidade s o projetadas de modo an logo ao usado para as m quinas de corrente cont nua A fonte de corrente pode ser im
69. conjugado constante pelo m ximo valor de torque absorvido A figura 2 5 mostra este tipo Ce Figura 2 5 149 WEG Transformando Energia em Solu es 2 3 CONJUGADO RESISTENTE M DIO DA CARGA Conhecendo se a curva do conjugado da carga poss vel determinar o conjugado m dio O conhecimento do conjugado m dio importante no c lculo do tempo de acelera o Na figura 2 6 est mostrado uma curva de conjugado e o conjugado m dio da carga t1 Na Figura 2 6 Curva de Conjugados de Cargas O conjugado m dio da carga pode ser obtido graficamente bastando que se observe que a rea B seja igual a rea B2 Analiticamente o conjugado m dio da carga pode ser calculado como segue O conjugado da carga dado pela express o 2 2 1 ou seja C Co k xn 2 3 1 Para x 0 1 2 o conjugado m dio pode ser calculado como l His C cm d Cdr 1 nl Cas Co kxn dn Ns HA Cure mafio n n x 1 2 q n x 1 _ x CousC E x a x 3 2 3 2 n n x 1 Quando a carga parte do REPOUSO tem se n 0 logo 150 WEG Transformando Energia em Solu es e To ef x i 2 3 3 Portanto tem se 1 Para cargas de conjugado constante x 0 Canca Co k Constante 2 3 4 cm d 2 Para cargas de conjugado linear x 1 l Com Cu ek xm 2 3 5 3 Para cargas de conjugado quadr tico x 2 l 2 Comea Co E k x 2 3 6 4 Para cargas de conju
70. constituem parte dos equipamentos mais amplamente utilizados na ind stria e no Brasil a fabrica o de motores um segmento important ssimo da atividade econ mica Considerando se um rendimento m dio da ordem de 85 no universo de motores el tricos em aplica es industriais cerca de 15 da energia el trica industrial ser transformada em perdas nos motores Portanto o acionamento de m quinas e equipamentos mec nicos por motores el tricos um assunto de extraordin ria import ncia econ mica Os fundamentos t cnicos e econ micos para a aplica o de acionamentos de controle de velocidade de motores el tricos trif sicos foram ampliados consideravelmente pelos avan os feitos no desenvolvimento de componentes eletr nicos e de pot ncia O acionamento el trico um sistema capaz de converter energia el trica em mec nica produzindo trabalho e mantendo controle sobre tal processo de convers o Um sistema de acionamento compreende o motor el trico e seu equipamento de comando e ou controle os meios de transmiss o mec nicos de energia do motor m quina acionada para que esta realize a fun o desejada Atualmente existem dispon veis v rios tipos de conversores para acionamento e controle de velocidade de motores cada um adaptado aos diferentes tipos de motores Embora os acionamentos CA estejam sendo mais largamente utilizados muitos sistemas podem ser acionados com motores CC sob controle de um conversor realimentado
71. controlado eletronicamente para uma tens o vari vel aos terminais do motor durante a acelera o Este comportamento muitas vezes chamado de partida suave soft starter No final do per odo de partida ajust vel conforme a aplica o a tens o atinge seu valor pleno ap s uma acelera o suave ou uma rampa ascendente ao inv s de ser submetido a incrementos ou saltos repentinos como ocorre com os m todos de partida por auto transformador liga o estrela tri ngulo etc Com isso consegue se manter a corrente de partida pr xima da nominal e com suave varia o como desejado Al m da vantagem do controle da tens o e por consegi ncia da corrente durante a partida a chave eletr nica apresenta tamb m a vantagem de n o possuir partes m veis ou que gerem arco el trico como nas chaves mec nicas Este um dos pontos fortes das chaves eletr nicas pois sua vida til bem mais longa at centenas de milh es de manobras QU AA ASIT AA na e oJ T i TOZ N Eea T r 0 10 20 30 40 50 0 70 80 90 100 Rota o 0 Figura 1 36 Partida direta e com soft starter 1 Corrente de partida direta 2 Corrente de partida com soft starter 3 Conjugado com partida direta 4 Conjugado com soft starter 5 Conjugado da carga 52 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 5 SENTIDO DE ROTA O DE MOTORES DE INDU O TRIF SICOS Um motor de indu o trif
72. da m quina tamb m melhora relativamente comparado m quina ass ncrona Os m s de terras raras t m sido utilizados em muitas aplica es onde as exig ncias de torque rendimento e confiabilidade s o cr ticas Boa parte das vantagens desses m s est ligada ao alto valor de densidade de fluxo constante que eles s o capazes de gerar na m quina Os modelos comercializados de motores s ncronos deste tipo n o possuem ventilador incorporado disstpando o calor diretamente pela carca a atrav s da convec o natural sendo m quinas muito compactas e de peso reduzido As suas principais desvantagens comparativamente aos motores ass ncronos decorrem do custo mais elevado e da dificuldade na maioria dos modelos em provocar enfraquecimento de campo de modo a conseguir exceder a velocidade nominal O controle deste tipo de m quina requer sempre a presen a de um sensor de posi o por exemplo um resolver ou encoder As suas principais aplica es encontram se em servo sistemas de grande exig ncia din mica como o caso dos rob s e de certas m quinas ferramentas O modelo din mico da parte eletromagn tica de uma m quina s ncrona de im s permanentes pode ser descrito pelas seguintes equa es diferenciais com as vari veis referidas a um referencial dg onde o eixo d est alinhado com o fasor de fluxo imposto no rotor e q est avan ado de 90 247 WEG Transformando Energia em Solu es di u R ig tLe E 0
73. de 2 x Impuls o conhecido como GD da carga expresso em kgm Sua rela o com o momento de In rcia dado por J 2 4 3 152 WEG Transformando Energia em Solu es 2 5 CONJUGADO X VELOCIDADE DO MOTOR O motor de indu o tem conjugado igual a zero velocidade s ncrona medida que a carga vai aumentando a rota o do motor vai caindo gradativamente at um ponto em que o conjugado atinge o valor m ximo que o motor capaz de desenvolver Se o conjugado da carga aumentar mais a rota o do motor cai bruscamente podendo chegar a travar o rotor Representando num gr fico a varia o do conjugado com a velocidade para um motor obt m se uma curva com o aspecto representado na figura 2 9 n o Up 5 miit ly fi Figura 2 9 Curva Conjugado x Velocidade Nesta curva vamos destacar e definir alguns pontos importantes Os valores dos conjugados relativos a estes pontos s o especificados por norma NBR 7094 e ser o apresentados a seguir 2 5 1 CONJUGADO B SICO E o conjugado calculado em fun o da pot ncia e velocidade s ncrona l 2an E Onde Cb Conjugado base em Nm ns Rota o s ncrona em rps P Pot ncia nominal em W n 2 5 2 CONJUGADO NOMINAL OU DE PLENA CARGA E o conjugado desenvolvido pelo motor pot ncia nominal sob tens o e frequ ncia nominais 153 WEG Transformando Energia em Solu es C Psi Onde e Conjug
74. de 10 a 90 de seu valor desejado O tempo de regula o TR o tempo a partir do qual a vari vel permanece dentro da caixa de regula o contando do momento da perturba o A ultrapassagem m xima A d a limita o ao m ximo valor alcan ado pela vari vel durante o transit rio 235 WEG Transformando Energia em Solu es 3 6 3 3 3 PRINCIPAIS TIPOS DE REGULADORES TIPO ESQUEMA FUN O DE GR FICO TRANSFER NCIA R PROPORCIONAL Vo Ri a DR Vi R2 t C P a INTEGRAL T R f 1 gt o vo Vo do j V S R C R Vo f S DERIVATIVO S R C E O VA R C R S Se PROPORCIONAL 2 Vo_ R2 Cs l f INTEGRAL Vo V R s j PI R C nonno PROPORCIONAL PE f INTEGRAL no x f DERIVATIVO vo ERA PID Equa o 1 Vo Ro 1 5 R x 1 S R C S R C V R l 236 WEG Transformando Energia em Solu es Onde Vo Tens o de entrada V Tens o de sa da S j operador da Transformada de Laplace 3 6 3 4 REALIMENTA O DE VELOCIDADE POR TACOGERADOR DE PULSOS A configura o padr o do conversor apresenta controle de velocidade em malha aberta Neste caso a precis o de velocidade depende do e
75. de acordo com as reat ncias de dispers o do motor c adequado ao acionamento de um nico motor caracterizando se desvantagem quando a aplica o requer acionamento multimotor onde n o exista compromisso de funcionamento sempre de todos os motores Para o controle de motores s ncronos o conversor de frequ ncia de corrente imposta possui no inversor pontes convencionais de tiristores uma vez que o motor s ncrono pode fornecer a pot ncia reativa exigida pelo inversor para sua comuta o e portanto sem os capacitores de comuta o e diodos de bloqueio necess rios para o controle de m quinas ass ncronas Este conversor de freqi ncia tem aplica o garantida onde as exig ncias da carga s o atendidas de forma melhor pelos motores s ncronos As raz es principais para a escolha deste tipo de motor s o e acionamento de grande pot ncia aliada a uma alta velocidade e em motores de grande pot ncia estes disp em de um rendimento consideravelmente maior do que o de um motor de indu o ass ncrono e caracter sticas torque velocidade durante a partida sensivelmente melhor do que nos motores de indu o e possibilidade de gera o de pot ncia reativa 3 3 2 2 2 T CNICA DE TENS O IMPOSTA Atrav s de um conversor de fregi ncia de tens o imposta a tens o do circuito intermedi rio CC link DC imposta ao motor e a amplitude e o ngulo de fase da corrente do motor depender da carga a ser acionada Sendo n
76. de fita e circulares lixadeiras e furadeiras produtos aliment cios extrusoras de massas moinhos e descascadoras produtos cer micos marombas e prensas produtos qu micos reatores e misturadores produtos pl sticos injetoras e extrusoras produtos agr colas picadores ordenhadeiras e trituradores aparelhos eletrodom sticos e Manipula o de cargas elevadores escadas pontes rolantes talhas guindastes e correias transportadoras e Transporte de cargas e de passageiros metr trens e carros el tricos Estima se que mais de 40 de toda energia el trica consumida no pa s destinada ao acionamento de motores el tricos em geral No setor industrial como um todo pouco mais da metade da energia el trica consumida por motores Os outros pontos de forte consumo s o os processo eletroqu micos aquecimento e ilumina o S o comuns as ind strias nas quais mais de 80 do consumo de energia el trica de responsabilidade dos motores Os tipos mais comuns de motores el tricos s o e Motores de corrente cont nua s o motores de custo mais elevado e al m disso precisam de uma fonte de corrente cont nua ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em cont nua Pode funcionar com velocidade ajust vel entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precis o Por isso seu uso restrito a casos especiais em que estas exig ncias compensam o custo muito mais alto da instala
77. de ser unit rio mesmo que o fator de deslocamento cos seja unit rio 208 WEG Transformando Energia em Solu es Na figura 3 38 poss vel observar que o fator de pot ncia ser igual ao fator de deslocamento para correntes de entrada puramente senoidais vI ii 4 T t D t T t l O pil 30 gil 0 COS all 1 COS 1 0 86 TOS 1 TDH 0 TDH TDH gt 0 1718 FF 1 FF 0 56 FF 0 92 Figura 3 43 Exemplos que ilustram as diferen as entre fator de deslocamento e fator de pot ncia 3 4 3 2 UTILIZA O DE REAT NCIA DE REDE A utiliza o de reat ncias trif sicas entre a rede e a entrada do conversor possibilita o efeito de filtragem das correntes de entrada reduzindo as harm nicas nestas Como resultado tem se redu o da corrente RMS de entrada aumento do fator de pot ncia aumento da vida til dos capacitores do circuito intermedi rio diminui o da distor o harm nica na rede de alimenta o A rede ou transformador de alimenta o dever apresentar uma capacidade m nima de 1 5 vezes a pot ncia em kVA do conversor para que este opere corretamente sem problemas de aquecimento devido a exist ncia de correntes harm nicas Os crit rios para utiliza o ou n o destas s o os seguintes I UTILIZAR QUANDO e conversor com corrente lt 50A pot ncia da rede ou transformador de alimenta o gt 500 kVA e queda na cablagem de alimenta o do conversor lt 2 na corrente n
78. deve ser o mais alto poss vel por duas raz es principais a motor deve ser capaz de vencer eventuais picos de carga como pode acontecer em certas aplica es como por exemplo britadores misturadores calandras e outras b motor n o deve arriar isto perder bruscamente a velocidade quando ocorrem quedas de tens o excessivas momentaneamente 154 WEG Transformando Energia em Solu es O conjugado m ximo normalmente expresso em porcentagem do conjugado nominal C a Nm C m r E C Nm 2 5 6 FATORES DE CORRE O DOS CONJUGADOS EM FUN O DA TENS O Quando a tens o aplicada ao motor for diferente da nominal os conjugados e a corrente de partida dever o ser corrigidos A corre o deve ser feita atrav s de fatores de multiplica o k para a corrente de partida e k para os conjugados C e Cm x tiradas da figura 2 10 0 dll 0 5 0 6 0 7 a a 1 gt Um Un Figura 2 10 Fatores de redu o k e k Portanto 155 WEG Transformando Energia em Solu es 2 6 CONJUGADO MOTOR M DIO O conjugado mec nico no eixo do motor dado pela express o abaixo 3 R 17 2 6 1 27n 8 Onde R5 Resist ncia de fase do rotor em Ohm b Corrente de fase do rotor em A S Escorregamento do motor em p u ns Rota o s ncrona A equa o 2 6 1 representa a curva de conjugado do motor que ap s algumas simplifica es pode ser representado pela ex
79. diminui 179 WEG Transformando Energia em Solu es OBSERVA ES E CONSIDERA ES IMPORTANTES 1 O conjugado fun o do quadrado da tens o aplicada Por exemplo reduzindo se a tens o em 70 da nominal estaremos reduzindo o conjugado a 50 do nominal 2 Como a dissipa o de pot ncia no circuito rot rico proporcional ao escorregamento temos que a opera o abaixo da velocidade nominal est acompanhada de consider veis perdas o que limita a utiliza o deste sistema 3 Em fun o destes aspectos o controle de velocidade em motores de gaiola atrav s da varia o da tens o estat rica utilizado em e Aplica es de curta dura o por exemplo partida lenta de m quinas elevadores etc atrav s de chaves compensadoras ou soft starters e Regula o de Velocidade de Ventiladores e Bombas com varia o quadr tica ou c bica do conjugado resistente e sobredimensionamento correspondente do motor e Regula o de Velocidade de Pequenos Motores que possuam baixo rendimento e Faixa de pot ncia t pica 1 a 50 kW 3 2 4 3 3 VARIA O DA FREQU NCIA DA TENS O DE ALIMENTA O Os motores podem ser controlados de modo a prover um ajuste cont nuo de velocidade e conjugado com rela o carga mec nica O fato da velocidade dos motores de indu o ser dada pela rela o I20f 1 s n D 2p Onde n Rota o em rpm f Freqii ncia Hz p N mero de pares de p los s
80. do motor Quando o motor acionado diretamente da rede os instrumentos de medida utilizados s o geralmente e volt metro de ferro m vel e amper metro de ferro m vel e watt metro eletrodin mico Quando o motor acionado por um conversor de freqi ncia as leituras dos instrumentos ser o diferentes das leituras realizadas com acionamento direto da rede dependendo das componentes harm nicas produzidas pelo sistema de controle do conversor porque a frequ ncia de sa da varia bastante e muitas harm nicas s o inclu das nas formas de onda Dessa forma estas medidas dever o ser realizadas com instrumentos especiais As medidas das caracter sticas de entrada para o Inversor s o basicamente as mesmas que para uma fonte de pot ncia comercial convencional A seguir analisaremos os pontos que precisam ser observados 3 6 2 1 MEDI O DA CORRENTE DE ENTRADA Medir a corrente RMS usando um amper metro de ferro m vel conforme ilustrado na figura a seguir Quando a corrente de entrada est desbalanceada deve se medir as correntes nas 3 fases e calcular a m dia dos valores para utilizar como corrente RMS m dia LexrraDA M DIA HI I ENTRADA M DIA 3 I 3 6 2 2 MEDI O DA POT NCIA DE ENTRADA Medir a pot ncia de entrada utilizando watt metros eletrodin micos pelo m todo dos dois watt metros ou pelo m todo dos tr s watt metros conforme ilustrado na figura a seguir 227 WEG Transformando Energia
81. em Solu es L E O lt s Cy yr les 67 MAy uz o IM Ei LN rs Go ZE Go lt 14 o SY AN TO WA GA Ze Voe O A 69 lt a AD ano W A W A ao C CY S NDA a niz s de a IM i L EN gt LJ as i GA X ANO GA z T Qu VS amp o 1 4 Co s V4 VOLTIMETRO FERRO MOVEL Vo VOLTIMETRO BOBINA MOVEL RETIFICADOR W W4 AMPERIMETRO FERRO MOVEL A1 A4 AMPERIMETRO FERRO MOVEL ORQUIMETRO L CAR A N TACOMETRO Figura 3 54 M todos de medi o das pot ncias de entrada e de sa da Quando as correntes trif sicas forem desbalanceadas deve se utilizar o m todo dos tr s watt metros pois no outro m todo haver ocorr ncia de erros 3 6 2 3 MEDI O DO FATOR DE POT NCIA NA ENTRADA Como a corrente de entrada do inversor geralmente inclui harm nicas um erro consider vel produzido quando o fator de pot ncia for obtido atrav s de medidas convencionais Dessa forma ser mais seguro obter este coeficiente pela express o
82. empregado de cada tipo de m quina e da exig ncia do cliente Tipos de protetores utilizados pela WEG 1 6 2 1 TERMO RESIST NCIA PT 100 S o elementos onde sua opera o baseada na caracter stica de varia o da resist ncia com a temperatura intr nseca a alguns materiais geralmente platina n quel ou cobre Possuem resist ncia calibrada que varia linearmente com a temperatura possibilitando um acompanhamento cont nuo do processo de aquecimento do motor pelo display do controlador com alto grau de precis o e sensibilidade de resposta Sua aplica o ampla nos diversos setores de t cnicas de medi o e automatiza o de temperatura nas ind strias em geral Geralmente aplica se em Instala es de grande responsabilidade como por exemplo em regime intermitente muito irregular Um mesmo detetor pode servir para alarme e para desligamento Desvantagem os elementos sensores e o circuitos de controle possuem alto custo Figura 1 52 Visualiza o do aspecto Interno Tubo protetor externo Rosca de fixa o Bulbo de resist ncia Mola de fixa o Tubo protetor interno ne p Bloco de inje o e externo dos termo resistores 1 6 2 2 TERMISTORES PTC E NTC S o detetores t rmicos compostos de sensores semicondutores que variam sua resist ncia bruscamente ao atingirem uma determinada temperatura e PTC coeficiente de temperatura positivo e NTC coeficiente de temperatura negati
83. encontram vasto campo de aplica o notadamente nos setores de siderurgia minera o papel e celulose saneamento qu mico e petroqu mico cimento entre outros tornando se cada vez mais Importante a sele o do tipo adequado para cada aplica o A sele o do tipo adequado de motor com respeito ao tipo conjugado fator de pot ncia rendimento e eleva o de temperatura isola o tens o e grau de prote o mec nica somente pode ser feita ap s uma an lise cuidadosa considerando par metros como custo inicial capacidade da rede necessidade da corre o do fator de pot ncia conjugados requeridos efeito da in rcia da carga necessidade ou n o de regula o de velocidade exposi o da m quina em ambientes midos polu dos e ou agressivos O motor ass ncrono de gaiola o mais empregado em qualquer aplica o industrial devido a sua constru o robusta e simples al m de ter a solu o mais econ mica tanto em termos de motores como de comando e prote o O meio mais adequando na atualidade para reduzir os gastos de energia usar motores WEG da linha Alto Rendimento Plus Est comprovado por testes que estes motores especiais t m at 30 a menos de perdas o que significa uma real economia Estes motores s o projetados e constru dos com a mais alta tecnologia com o objetivo de reduzir perdas e incrementar o rendimento Isto proporciona baixo consumo de energia e menor despesa S o os mais adequados na
84. hihih Ahhh MAs O bo bo ho k bihur SoM AAA ARMAR AARAA ALARE AMA Ahk A bo AO RO Mb eba o h hhh hhh Ahhh AAMAA DAMAS ABALA AMA me r Figura 3 51 Modula o PWM Para determinar os instantes de disparo dos transistores uma onda triangular de alta frequ ncia modulada por uma sen ide de refer ncia sem patamares de zero A gera o dos pulsos para disparo de um inversor trif sico pode ser otimizada atrav s da Inje o de Terceira Harm nica A metodologia para o c lculo dos pulsos de disparo mostrada na figura 3 52 Vemos neste caso que a tens o de refer ncia composta pela soma de uma onda senoidal de frequ ncia 225 WEG Transformando Energia em Solu es gt de Velocidade f com uma parcela de 1 6 da terceira harm nica 3f o que a difere do m todo PWM senoidal tradicional ie a F ente N MU Figura 3 52 Metodologia para o c lculo dos pulsos Como resultado pode se observar que houve uma redu o das harm nicas m ltiplas de 3 na tens o de linha de sa da do conversor Portanto a parcela de terceira harm nica somada a refer ncia n o aparecer na sa da As vantagens deste m todo s o a redu o do conte do harm nico de baixa ordem na tens o de linha e tamb m a extens o da faixa linear de controle desta tens o por sobremodula o at a unidade k 1 Na figura a seguir apresentamos os espectros das tens es obtidos com um analisador de espectros para uma resolu o da tens
85. linha plena carga o motor de indu o ir girar a um escorregamento que promove o equil brio entre o torque desenvolvido pelo motor e o torque resistente da carga O fator de pot ncia a plena carga varia de 0 8 em pequenos motores de aproximadamente 1 cv a aproximadamente 0 95 nos grandes motores acima de 150 cv Em primeira an lise pode parecer que aumentos al m da plena carga produzir o melhoria no fator de pot ncia e aumento na corrente de fase do estator Por m com o aumento da carga e do escorregamento a frequ ncia da corrente rot rica continua a aumentar e o aumento na reat ncia do rotor produz uma diminui o no fator de pot ncia do mesmo Portanto com cargas acima da plena carga o fator de pot ncia aproxima se de um m ximo e ent o decresce rapidamente 1 2 4 4 EQUACIONAMENTO 1 2 4 4 1 CIRCUITO EQUIVALENTE Nas situa es em que o escorregamento diferente de O e 1 haver f e m induzida no secund rio e consequentemente haver convers o eletromec nica com pot ncia em jogo onde tem se ent o um circuito equivalente com os par metros e vari veis para o prim rio e para o secund rio 32 WEG Transformando Energia em Solu es Transformador N1 Ideal e N Figura 1 20 Circuito equivalente por fase de uma m quina ass ncrona com escorregamento s com secund rio rotor n o referido ao prim rio estator Onde R Resist ncia estat rica U Tens o estat rica Xa1
86. mais comumente utilizado para pequenos ajustes de sincronismo mec nico de baixa precis o entre acionamentos de v rios pontos de uma mesma m quina 165 WEG Transformando Energia em Solu es 3 2 1 3 POLIAS VARIADORAS Este m todo permite varia o cont nua de velocidade Este sistema de acoplamento por polias diferenciado pois utiliza um dispositivo mec nico que consiste de duas flanges c nicas que formam uma polia que podem se movimentar sobre o eixo acionado conforme mostra o desenho a seguir MOVIMENTO DA CORREIA MOVIMENTO POLIA Figura 3 3 sistema de varia o por polias variadoras Percebe se ent o que com o movimento de aproxima o entre as duas flanges a correia for ada a subir e a se distanciar do eixo acionado ou vice versa mudando com isso o di metro relativo da polia e consequentemente a velocidade da m quina Este sistema tamb m utilizado nas mesmas situa es em que s o utilizadas as polias c nicas sendo que h o inconveniente de ser um equipamento de excessiva manuten o devido ao desgaste da correia 3 2 1 4 MOTO REDUTORES Este m todo permite varia o discreta ou cont nua de velocidade em fun o do tipo de moto redutor utilizado Este sistema de acoplamento foi um avan o em rela o aos anteriores pois neste sistema j se consegue variar a rota o de sa da atrav s
87. motor v lido para qualquer n mero de p los est o indicados na tabela 1 4 5 1 1 expressos em termos da pot ncia aparente absorvida com rotor bloqueado em rela o pot ncia nominal kva cv ou kva kW kva pot ncia aparente com rotor bloqueado cv pot ncia nominal 62 WEG Transformando Energia em Solu es ka N3I U kva BI U cv P cv x1000 kW P kW x1000 Sendo Ip Corrente de rotor bloqueado ou corrente de partida U Tens o nominal V P Pot ncia nominal cv ou kW Faixa de pot ncias nominais SAS a E W ostsee o 0dses Mo lb Tabela 1 4 5 1 1 Pot ncia aparente com rotor bloqueado Sp Sn para motores trif sicos 1 4 5 2 INDICA O DA CORRENTE A indica o do valor da corrente de rotor bloqueado na placa de identifica o do motor prescrita na norma NBR 7094 de maneira mais direta que na norma antiga EB 120 De acordo com a EB 120 a placa mostrava uma letra c digo padronizada que dava a indica o da faixa de valores kva cv em que se situava a corrente de rotor bloqueado do motor Os valores correspondentes a essas letras do c digo de partida s o mostrados na tabela 1 4 5 2 1 Pela norma NBR 7094 indica se diretamente o valor de I l que a rela o entre a corrente de rotor bloqueado e a corrente nominal x 0 736 C digo de partida cv nxcosq DA os o B 315 354 DO 40 449 P 1255 1399 R 140 1599 DD Is Tabela 1 4 5 2 1
88. n o havendo problemas de sobreaquecimento por redu o de ventila o 3 5 6 SISTEMAS DE TRANSPORTE Fazem parte desta fam lia de aplica o as ESTEIRAS CORREIAS ROSCAS CORRENTES MESAS TRANSPORTADORAS N RIAS MONOVIAS etc Estas aplica es podem ser agrupadas pois possuem as mesmas caracter sticas quanto ao seu acionamento tendo o conjugado resistente constante para toda a faixa de velocidade Dever ser tomado cuidado especial para condi es onde seja necess ria a opera o com rota es abaixo da metade da 215 WEG Transformando Energia em Solu es rota o nominal do motor acionado onde dever ser considerado o problema de sobreaquecimento por redu o de ventila o para motores convencionais Problema este que pode ser contornado atrav s do sobredimensionamento da carca a do motor ou a utiliza o de ventila o for ada Outro item que merece aten o com rela o a condi o de partida do sistema pois pode haver a possibilidade de se partir o sistema de transporte a vazio conjugado resistente reduzido ou carregado conjugado resistente elevado Para esta ltima condi o deve se levar em considera o a sobrecarga inicial do sistema que por sua vez levar a um sobredimenstonamento da corrente nominal do conversor de freqi ncia proporcional a sobrecarga exigida pelo sistema IMPORTANTE Para sistemas de transportes inclinados em eleva o deve se ter especial aten o na partid
89. ncia el trica ser maior A 17 WEG Transformando Energia em Solu es pot ncia el trica absorvida da rede no caso da resist ncia calculada multiplicando se a tens o da rede pela corrente se a resist ncia carga for monof sica P UxI W No sistema trif sico a pot ncia em cada fase da carga ser P U XI como se fosse um sistema monof sico independente A pot ncia total ser a soma das pot ncias das tr s fases ou seja P 3xP 3xU xI Lembrando que o sistema trif sico ligado em estrela ou tri ngulo tem se as seguintes rela es Liga o estrela U 43 xU s e I 1 Liga o tri ngulo U U e I 43xI f Assim a pot ncia total para ambas as liga es ser P RE xUxI W Obs esta express o vale para a carga formada por resist ncias onde n o h defasagem da corrente em rela o a tens o e Cargas Reativas Para as cargas reativas ou seja onde existe defasagem como o caso dos motores de indu o esta defasagem tem que ser levada em conta e a express o fica P V3xUxIxcosq W A unidade de medida usual para pot ncia el trica o watt W correspondente a 1 volt x 1 amp re ou seu m ltiplo o quilowatt 1000 watts Esta unidade tamb m utilizada para a medida de pot ncia mec nica A unidade de medida usual para energia el trica o quilowatt hora kWh correspondente energia fornecida por uma pot ncia de um quilowatt funcionando durante um
90. ng ATE A AA SEA Ra aen TI ra Ta ra RR APDO TO eo ros As IE Fh Trh TT NO TOr O Universo Tecnol gico em Motores El tricos 1 2 1 1 MOTOR S NCRONO Os motores s ncronos s o motores de velocidade constante e proporcional com a frequ ncia da rede Os p los do rotor seguem o campo girante imposto ao estator pela rede de alimenta o trif sica Assim a velocidade do motor a mesma do campo girante Basicamente o motor s ncrono composto de um enrolamento estat rico trif sico que produz o que se designa de campo girante e de um rotor bobinado de p los salientes ou de p los lisos que excitado por uma tens o CC Esta tens o CC de excita o gera um campo estacion rio no rotor que interagindo com o campo girante produzido pelo enrolamento estat rico produz torque no eixo do motor com uma rota o igual ao pr prio campo girante 11 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 1 Motor s ncrono O maior conjugado que o motor pode fornecer est limitado pela m xima pot ncia que pode ser cedida antes da perda de sincronismo isto quando a velocidade do rotor se torna diferente da velocidade do campo girante ocasionando a parada do motor tombamento A excita o determina tamb m as porcentagens de pot ncia ativa e reativa que o motor retira da rede para cada pot ncia mec nica solicitada pela carga Este tipo de motor tem a sua aplica o restrita a acionamentos especiais que r
91. o desabilitada o motor acelera at atingir a refer ncia de velocidade 274 WEG Transformando Energia em Solu es Velocidade Angular Rampa de Rampa de Desacelera o Acelera o EE P029 Sa da Digital P008 0001 7 7 se programada P008 Off P008 0ff Figura 29 Velocidade angular x Sa da digital e Fun o STOP PLUS incorporada com 2 posicionamentos program veis via par metro com rampa de acelera o e desacelera o program veis ao ser acionada faz o motor acelerar at atingir a velocidade de refer ncia a qual ele mant m at come ar a desacelerar quando ent o ele consegue a rampa de desacelera o at parar e travar o eixo O motor percorre a dist ncia setada na refer ncia de STOP PLUS Rampa de Rampa de Velocidade Acelera o Desacelera o Angular P029 P030 P009 0001 Sa da Digital E e se programada PO09 0fF P009 0ff Figura 30 Posi o x Sa da digital e Controle de torque tipo PID digital com Feedfoward e controle de velocidade tipo Enhanced PID 275 WEG Transformando Energia em Solu es e Simulador de encoder incorporado simula os sinais A A B B N e N program vel de 1 a 2048 pulsos rota o e Comunica o serial RS 232C e M dulo posicionador POS 01 com 8 entradas digitais e 6 sa das digitais opcional e Programa o de par metros via IHM incorporada
92. o das escovas 2 escovas Motor lacrado a prova de explos o leo e Escovas intercambi veis poeira Menor rela o peso pot ncia Baixa rela o peso pot ncia Comprimento 70 do CC Momento de in rcia 70 X maior Realimenta o por resolver velocidade Realimenta o por tacogerador velocidade e posi o do eixo encoder posi o Torque constante em toda a faixa de Queda de torque em rota es elevadas opera o T Nm 6000 n rpm 3000 6000 n rpm Sobrecarga 2 a 5 X o torque nominal Sobrecarga 2 X o torque nominal Tabela 1 Compara o CA x CC A seguir s o apresentados curvas torque x velocidade de um servomotor DC versus servomotor brushless ver figura 3 O motor brushless para velocidades altas permanece com o torque constante comparado com o servomotor DC Estas s o algumas vantagens da comuta o eletr nica versus a comuta o mec nica que resulta em uma performance superior e baixa manuten o 250 WEG Transformando Energia em Solu es Limita o de Corrente Limita o de Tens o Servo Brushless Servo DC Velocidade Figura 3 Curvas torque x velocidade dos servomotores brushless e DC Obviamente o motor n o tem uma capacidade ilimitada de fornecer conjugado eletromagn tico O maior conjugado que o motor pode fornecer est limitado pela m xima pot ncia que pode ser cedida antes da perda de sincronismo do rotor Por outro lado este valor m
93. o de conjugado vari vel Conjugado de partida alto Corrente de partida normal Alto escorregament O Categoria D Conjugado normal ou alto velocidades m ltiplas WEG Transformando Energia em Solu es 1 11 ENSAIOS A finalidade deste cap tulo definir os ensaios que podem ser realizados por solicita o de clientes com ou sem presen a de inspetor S o agrupados em Ensaios de Rotina Tipo Prot tipo e Especial conforme definidos pela norma NBR 7094 Para a realiza o destes ensaios deve ser seguida a NBR 5383 que define os procedimentos a serem seguidos para a execu o dos ensaios A seguir s o listados os ensaios de rotina e tipo prot tipo e especial Outros ensaios n o citados podem ser realizados pelo fabricante desde que exista um acordo entre as partes interessadas 1 11 1 ENSAIOS DE ROTINA e Ensaio de resist ncia el trica a frio e Ensaio em vazio Medi o da corrente e pot ncia absorvida com tens o nominal e Ensaio com rotor bloqueado Medi o da corrente e pot ncia consumida e conjugado em tens o nominal ou reduzida caso n o seja poss vel com a nominal e Ensaio de tens o secund ria para motores com rotor enrolado e Ensaio de tens o suport vel 1 11 2 ENSAIOS DE TIPO e Ensaio de resist ncia el trica a frio e Ensaio em vazio Medi o da corrente e pot ncia absorvida com tens o nominal Ensaio com rotor bloqueado Medi o da corrente e pot ncia consu
94. o de refer ncia de 24 pontos ciclo K 0 5 e freqi ncia da fundamental de 30 Hz Nota se que a terceira harm nica 90Hz reduzida drasticamente na linha figura 3 53 c Al m disso a freq ncia de comuta o fc que um m ltiplo de 3 da onda fundamental bastante atenuada na linha Desta forma restam apenas as bandas laterais 2fc como as mais significativas na linha EL mk e ee e k u EM K Figura 3 53 Espectros de freq ncias 24 pontos ciclo k 0 5 f1 30Hz a b tens o de entrada c d tens o de sa da de linha 226 WEG Transformando Energia em Solu es 3 6 2 ANEXO II MEDI ES E INSTRUMENTOS DE MEDIDA Os instrumentos de medida e os m todos de testes devem ser selecionados com muito cuidado para os conversores de frequ ncia devido s harm nicas de corrente na entrada e na sa da do mesmo Compara es entre medi es realizadas com v rios instrumentos de medida e medi es realizadas com analisadores de frequ ncia tem sido feitas para normalizar a escolha do instrumento e do m todo mais adequado para realizar as medidas das grandezas principais Nas caracter sticas de entrada ou sa da do conversor a tens o de sa da deve ser obtida por medidas do valor da onda fundamental RMS que diretamente relacionada ao torque do motor e a corrente de sa da deve ser obtida atrav s de medi es do valor total RMS que relacionado com o aumento da temperatura do conversor e
95. para melhor opera o ou ent o utilizar conversores de frequ ncia com controle vetorial Uma considera o importante o fato de que em um motor CC o torque e a velocidade podem ser ajustados independentemente pela corrente e pelo fluxo de magnetiza o e em motores CA atualmente com o avan o das tecnologias de acionamento por conversores de fregqi ncia com controle vetorial o torque e o fluxo de magnetiza o s o controlados pela decomposi o da corrente estat rica conseguindo se desta forma obter as mesmas caracter sticas do acionamento por motor CC Esta apostila tem como objetivo ampliar os conhecimentos de pessoas envolvidas nas reas de aplica es projetos e afins familiarizando as com t cnicas e recursos existentes visando fornecer as informa es necess rias correta sele o e aplica o de acionamentos com velocidade vari vel de motores de indu o trif sicos segundo as suas necessidades 163 WEG Transformando Energia em Solu es 3 2 SISTEMA DE VARIA O DE VELOCIDADE Uma das necessidades que sempre existiram no passado foi a varia o de velocidade em motores de indu o pois a mesma fixa e est relacionada com a caracter stica el trica construtiva do motor e a fregii ncia da rede a qual ele est ligado Existem atualmente v rios sistemas de varia o de velocidade e que para melhor entendimento iremos classific los em Variadores mec nicos Variadores hidr ulicos Varia
96. pela rampa de acelera o 3 4 2 6 CONSIDERA ES SOBRE ACIONAMENTO DE MOTOR MONOF SICO O acionamento de motores monof sicos n o pode ser feito atrav s da utiliza o de conversores de frequ ncia devido aos princ pios f sicos de funcionamento partida do motor Em motores monof sicos a partida efetuada atrav s da utiliza o de um enrolamento estat rico auxiliar e de um capacitor de partida que de uma forma gen rica causam uma deforma o no campo girante do motor que por sua vez produz torque Ap s o processo de partida quando o motor atinge uma determinada velocidade um contato auxiliar centr fugo desconecta o enrolamento auxiliar e o capacitor da rede operando o motor apenas com o enrolamento principal conectado rede Caso fosse utilizado um conversor de freqi ncia o mesmo teria de ter sua sa da monof sica e haveria a necessidade da utiliza o do enrolamento auxiliar e do capacitor para a partida cria o de campo girante Como a tens o de sa da do conversor possui uma forma de onda pulsante PWM a utiliza o do capacitor se torna proibitiva pois os pulsos de tens o causariam a destrui o do capacitor 3 4 3 EFEITO DOS HARM NICOS NA REDE 3 4 3 1 FATOR DE POT NCIA E FATOR DE DESLOCAMENTO Quando se trabalha com retificadores a diodo e filtro capacitivo deve se ter um cuidado especial para n o confundir o fator de pot ncia com o fator de deslocamento cos O fator de pot ncia da
97. por C C carga sobre dim ensionado K Com o conjugado sobredimensionado obtido define se atrav s de uma tabela de caracter sticas de motores padr es qual o motor que possui este conjugado Este motor portanto ter a carca a que permitir a utiliza o na faixa de rota es necess ria sem o problema de sobreaquecimento fornecendo o conjugado necess rio para acionar a carga 202 WEG Transformando Energia em Solu es Pode se ent o utilizar este motor diretamente que estar sobredimensionado em carca a e tamb m em pot ncia ou ent o utilizar um motor que possua esta carca a sobredimensionada mas com a pot ncia ajustada ao acionamento atrav s da bobinagem de enrolamentos em carca a maior motor especial 3 4 2 1 2 MOTORES COM VENTILA O INDEPENDENTE Com a utiliza o de motores com ventila o independente n o existir mais o problema de sobreaquecimento do motor por redu o de refrigera o podendo o mesmo ser dimensionado com a carca a normal e pot ncia necess ria ao acionamento Para motores com ventila o independente o ventilador que era acoplado ao pr prio eixo do motor agora acoplado um outro motor independente que geralmente acoplado ao motor principal por interm dio de uma flange defletora especial refor ada que permite o suporte mec nico do motor da ventila o Cn dis TORQUE CONSTANTE C 60 f Figura 3 37 Carac
98. reduzido J J J J 4 E r 0 00035 0 0012 2002o 4 0 00195 kg m Fornecido Jm SMA 56 04 20 0 00035 kg m Jredutor 0 00120 kem 290 WEG Transformando Energia em Solu es Ent o f Torque din mico J 2 Pa 1910x0 00195 3 9 Nm 9 55xt 9 55x0 1 g Torque do motor M M M Metai oae 5 76 Nm n 0 85 h Especifica o do servomotor SWA 56 6 1 20 Servomotor CA 6 Nm 2000 rpm 1 Especifica o do servoconversor SCA 04 8 16 Servoconversor CA corrente nominal 8 A RF 200 resistor de frenagem de 200W J Especifica o do autotransformador Para tens es de 380V e 440V Pot ncia do servomotor 1 25KW F rmula 1 25 x Pot servomotor 1 25 x 1 25 1 56 Portanto Autotransformador trif sico de tens o prim ria 380 440V e tens o secund ria 220V pot ncia de 1 5 KVA 2 Num torno CNC o carro longitudinal da ferramenta deslocado por um fuso de esferas com velocidade m xima de 9 m min e com rampa de acelera o de 0 2 s Sabendo se Massa do carro 70 Kg Passo do fuso 10 mm Di metro do fuso 25 mm Comprimento do fuso 1500 mm For a de usinagem 754 N Rela o de redu o 2 1 Rendimento do sistema 85 In rcia do redutor 0 002 Kem Rede de alimenta o 440V 291 WEG Transformando Energia em Solu es Solu o Rota o do servomotor vx6 l0 xi 0 15x6 10 x2 n 1800 rpm n 10 Torque
99. rotativo a pot ncia desenvolvida depende do conjugado C e da velocidade de rota o n As rela es s o P cv C kgfm x n rpm E C Nm x n rpm 716 7024 PUW C kgfm x n rpm E C Nm x n rpm 974 9555 Inversamente C kgfim 716x P c v E 974x P kW n rpm n rpm C Nm 7024x P c v E 9555x P kW n rpm n rpm 1 2 2 13 SISTEMAS DE CORRENTE ALTERNADA MONOF SICA 1 2 2 13 1 GENERALIDADES A corrente alternada caracteriza se pelo fato de que a tens o voltagem em vez de permanecer fixa como entre os p los de uma bateria varia com o tempo mudando de sentido alternadamente donde o seu nome No sistema monof sico uma tens o alternada U volt gerada e aplicada entre dois fios aos quais se liga a carga que absorve uma corrente I amp re 24 WEG Transformando Energia em Solu es 1 CICLO 360 Ca CARGA 1 CICLO 360 Figura 1 11 Representando em um gr fico os valores de U e I a cada instante vamos obter a figura 1 11 est o tamb m indicadas algumas grandezas que ser o definidas em seguida Note que as ondas de tens o e de corrente n o est o em fase isto n o passam pelo valor zero ao mesmo tempo embora tenha a mesma frequ ncia isto acontece para muitos tipos de carga por exemplo enrolamentos de motores cargas reativas e Frequ ncia o n mero de vezes por segundo que a tens o muda de sentido e volta a condi o inicial expressa em ciclos por segundo ou h
100. s o mem rias que podem ser eletricamente program veis e podem ser apagadas posteriormente para serem reutilizadas com uma nova programa o Estas mem rias podem ser apagadas atrav s de sinais el tricos o que as torna muito mais vers teis onde necess rio programar dados que devem ser alterados continuamente mas que n o podem ser perdidos quando da falta de alimenta o Este tipo de mem ria que utilizada internamente dos controladores dos conversores de frequ ncia pois nela que se armazenam os dados referentes aos par metros de opera o e caracter sticas de funcionamento do conversor dados que s o alterados conforme as caracter sticas da aplica o e que n o podem ser perdidos quando da desenergiza o do conversor As mem rias RAM s o designadas como mem rias de dados e s o mem rias que podem ser lidas ou gravadas pelo programa As mem rias RAM s o utilizadas para armazenar temporariamente dados que s o alterados no decorrer do programa As mem rias RAM possuem a caracter stica de perder os dados armazenados quando da falta de alimenta o e atualmente elas j se encontram incorporadas no mesmo circuito integrado do microcontrolador visando a diminui o de espa o e n mero de componentes na placa de circuito impresso Sistema de entrada e sa da de dados O sistema de entrada e sa da de dados composto de dispositivos respons veis pela interliga o entre o homem e a m quina S o os dis
101. tricas dissipadas no rotor 9 Perdas por atrito e ventila o 10 Pot ncia resultante no eixo pot ncia mec nica 6 perdas por atrito e ventila o 9 J Para o caso de acionamento de um motor de indu o por conversor de frequ ncia a forma de onda da corrente produzida pelos conversores n o perfeitamente senoidal pois cont m harm nicas de 5 I 11 e 13 ordem Portanto as perdas nos motores s o maiores Al m disso para opera es acima da frequ ncia nominal 50 ou 60 Hz haver uma redu o adicional de conjugado a qual deve se ao aumento das perdas no ferro do motor Para utiliza o de motores em frequ ncias superiores nominal devem portanto ser considerados o aumento das perdas no ferro e tamb m as velocidades limites fun o da for a 36 WEG Transformando Energia em Solu es centr fuga nos enrolamentos rot ricos e outras partes mec nicas como por exemplo esfor o adicional nos rolamentos devido ao desbalanceamento do rotor bem como a velocidade limite do mesmo 1 2 5 DEFINI ES DE TERMOS T CNICOS USUAIS e Frequ ncia o n mero de vezes por segundo que a tens o muda de sentido e volta condi o inicial expressa em ciclos por segundo ou Hertz simbolizada por Hz e Tens o M xima Um x o valor de pico da tens o ou seja o maior valor instant neo atingido pela tens o durante um ciclo este valor atingido duas vezes por ciclo uma vez pos
102. um pulso poss vel ainda determinar o sentido de rota o do eixo atrav s do n nio ou de duas faixas regularmente defasadas ver figura 12 Na verdade um circuito eletr nico poder detectar o sentido de giro atrav s de opera es l gicas Figura 12 Detalhes do encoder incremental A resolu o determinada atrav s do n mero de pulsos que o encoder gera por volta ou pelo n mero de pulsos por rota o PPR A m xima resolu o que encontramos para estes casos est por volta de 10000 pulsos rota o podendo chegar a 40000 com alguns recursos adicionais pois acima disto fica muito dif cil construir ranhuras t o pr ximas umas das outras O que n o devemos nunca esquecer que a resolu o do encoder deve ser igual ou melhor do que aquela requerida pela aplica o Como todo transdutor o encoder incremental possui duas velocidades inerentes a mec nica e a eletr nica que por sua vez imp em limites a velocidade de opera o A combina o de v rios fatores tais como rolamentos frequ ncia de resposta PPR para cada aplica o tamb m influenciam nestas quest es De modo geral a m xima velocidade de opera o para um encoder incremental depende diretamente da aplica o Podemos determinar a velocidade de opera o para uma dada aplica o atrav s da seguinte express o PPRxn 60 A f 260 WEG Transformando Energia em Solu es Onde f a frequ ncia de opera o Hz PPR
103. ver tabela 4 FORMA GEOM TRICA EQUA ES J M R 30 Cilindro anular ou anel em torno do eixo do _ 2 2 Cilindro s lido ou disco em torno do eixo do J M R 2 32 cilindro Cilindro s lido ou disco em torno do eixo que J M R 4 M R 12 33 passa pelo centro perpendicular ao seu comprimento Vareta delgada em torno do eixo que passa pelo J M D 12 34 centro perpendicular ao seu comprimento Vareta delgada em torno de um eixo que passa por uma das extremidades perpendicular ao seu J M L 3 comprimento Esfera s lida em torno de qualquer di metro J 2 M R 5 36 Casca esf rica delgada em torno de qualquer J 2 M R 3 37 di metro Aro em torno de qualquer di metro J M R 2 38 Placa em torno do eixo perpendicular que passa J M a b 12 39 pelo seu centro Eixos paralelos J Jm M h 40 Tabela 4 Momentos de In rcias Onde M massa kg R raio m R raio interno m R gt raio externo m L comprimento m a e b laterais da chapa m 267 WEG Transformando Energia em Solu es 4 5 6 PERFIL DE VELOCIDADES e Velocidade com perfil parab lico 0 tc 2 tc t s Figura 15 e Velocidade com perfil triangular DOC sms sis 0 tc 2 tc t s Figura 16 e Velocidade com perfil trapezoidal ZOE fiii 0 tc 3 2tc 3 te t s Figura 17 268 WEG Transformando Energia em Solu es E 4 6 APLICA ES DE SERVOACION
104. y corrente em estrela Cy conjugado em estrela Ca conjugado em tri ngulo C conjugado resistente tc tempo de comuta o Esquematicamente a liga o estrela tri ngulo num motor para uma rede de 220V feita da maneira indicada na figura 1 32 notando se que a tens o por fase durante a partida reduzida para 127V 220V 220V 220V 220V 220V __ 220V pe e as is e A Partida Y Marcha A Figura 1 32 220V 48 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 4 2 PARTIDA COM CHAVE COMPENSADORA AUTO TRANSFORMADOR A chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga Ela reduz a corrente de partida evitando uma sobrecarga no circuito deixando por m o motor com um conjugado suficiente para a partida e acelera o A tens o na chave compensadora reduzida atrav s de auto transformador que possui normalmente taps de 50 65 e 80 da tens o nominal Para os motores que partirem com uma tens o menor que a tens o nominal a corrente e o conjugado de partida devem ser multiplicados pelos fatores K fator de multiplica o da corrente e K fator de multiplica o do conjugado obtidos na figura 1 33 p Um Un Figura 1 33 Fatores de redu o K e K em fun o das rela es de tens o do motor e da rede U m Un Exemplo Para 85 da tens o nominal I L I I n 100 100 C 85 C 100 C 100 200 100 e E NI TEN eda A
105. 001 P s Montada sobre Com subestrutura pelos B3 B5 IM B35 IM 2001 P s p s com fixa o suplementar pelo flange FF IMBI4 1M3601 Sem P s B3 BI4 IMB34 IM2101 E 116 WEG Transformando Energia em Solu es Fixa o ou montagem Fixada pelo flange PE Fixada pelo flange C Montado sobre subestrutura pelos p s com fixa o suplementar pelo flange C B6D Montado em parede p Com esquerda IM B6 IM 1051 P s olhando se do lado do a acionamento B7D Montado em Co parede p B7 IM B7 IM1061 direita olhando P s se do lado do acionamento B7E B8D B8 IMB8 M1071 pa Fixada no teto BSE Tabela 1 9 2 1 Formas construtivas normalizadas montagem horizontal Subestrutura bases placa de base funda es trilhos pedestais etc 117 WEG Transformando Energia em Solu es S mbolo para Figura Designa o DIN IEC 34 parte 7 Cc o mm ou montagem WEG 42950 C digo I C digo II Com Montada em parede IM V5 IM 1011 ou sobre P s subestrutura Com Montada em parede IM V6 IM 1031 E ou sobre P s subestrutura mM vi 1M 301 pi Fiada pelo flange FF para baixo IM V3 1M 3031 Sem aaa pelo flange P s FF para cima Montada em parede Com com fixa o V1 V5 IM V15 IM 2011 suplementar pelo P s Te flange FF para baixo lt lt UY pre ON Montada em parede Com com fixa o V3 V6
106. 1 57 Onde tn funcionamento em carga constante Om x temperatura m xima atingida b Regime de Tempo Limitado 82 O funcionamento da carga constante e durante um certo tempo inferior ao necess rio para atingir o equil brio t rmico seguido de um per odo de repouso de dura o suficiente para restabelecer a igualdade de temperatura com o meio refrigerante figura 1 58 79 WEG Transformando Energia em Solu es Perdas el tricas Tempo Figura 1 58 Onde tn funcionamento em carga constante Om x temperatura m xima atingida c Regime Intermitente peri dico S3 A sequ ncia de ciclos id nticos cada qual incluindo um per odo de funcionamento a carga constante e um per odo de repouso sendo tais per odos muito curtos para que se atinja o equil brio t rmico durante um ciclo de regime e no qual a corrente de partida n o afete de modo significativo a eleva o de temperatura figura 1 59 Dura o do ciclo Carga Perdas el tricas m x Temperatura Tempo Figura 1 59 Onde tn funcionamento em carga constante tr repouso Om x temperatura m xima atingida 80 WEG Transformando Energia em Solu es t Fator de dura o do ciclo x 100 ly tip d Regime Intermitente Peri dico com Partidas S4 Este regime tem uma seq ncia de ciclos de regime id nticos cada qual consistindo de um per odo de partida um per odo de fun
107. 1100 lt P lt 2500 1500 lt P lt 3400 Tabela 1 7 8 N vel de pot ncia sonora dB A NBR 7565 81 85 88 or T 86 88 88 90 ES ES 00 O0 O 11 lt P lt 22 15 lt P lt 30 22 lt P lt 37 30 lt P lt 50 37 lt P lt 55 50 lt P lt 75 90 55 lt P lt 110 75 lt P lt 150 SIS p 107 WEG Transformando Energia em Solu es 1 8 AMBIENTES PERIGOSOS 1 8 1 REAS DE RISCO Uma instala o onde produtos inflam veis s o continuamente manuseados processados ou armazenados necessita obviamente de cuidados especiais que garantam a manuten o do patrim nio e preservem a vida humana Os equipamentos el tricos por suas pr prias caracter sticas podem representar fontes de igni o quer seja por superaquecimento de algum componente seja ele intencional ou causado por correntes de defeito 1 8 2 ATMOSFERA EXPLOSIVA Uma atmosfera explosiva quando a propor o de g s vapor p ou fibras tal que uma faisca proveniente de um circuito el trico ou o aquecimento de um aparelho provoca a explos o Para que se inicie uma explos o tr s elementos s o necess rios COMBUST VEL OXIG NIO FA SCA EXPLOS O 1 8 3 CLASSIFICA O DAS REAS DE RISCO De acordo com as normas ABNT IEC as reas de risco s o classificadas em e Zona 0 Regi o onde a ocorr ncia de mistura inflam vel e ou explosiva cont nua ou existe por longos per odos Por exemplo a regi o i
108. 15 200 00 4 10 10 16 16 25 235 35 35 70 70 70 70 70 70 70 70 4 4 10 10 10 10 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 1 9 8 ELEMENTOS DE TRANSMISS O Os elementos de transmiss o tais como polias acoplamentos etc precisam ser balanceados dinamicamente antes de serem instalados e devem estar perfeitamente alinhados entre si conforme figura 1 92 E Correto Incorreto Incorreto E Figura 1 92 Correto alinhamento das polias Correias que trabalham lateralmente enviesadas transmitem batidas de sentido alternante ao rotor e poder o danificar os encostos do mancal O escorregamento da correia poder ser evitado com aplica o de um material resinoso como o breu por exemplo 128 WEG Transformando Energia em Solu es A tens o na correia dever ser apenas suficiente para evitar o escorregamento no funcionamento 10 ZUmm Figura 1 93 Tens es na correia Deve ser evitado o uso de polias demasiadamente pequenas estas provocam flex es do motor devido ao fato que a tra o na correia aumenta medida que diminui o di metro da polia Quando for utilizado um acoplamento por meio de polias e correias deve se observar e As correias devem ser esticadas apenas o suficiente par evitar deslizamento no funcionamento e di metro m nimo das polias n o deve ser inferior ao da tabela 1 9 8 1 e Havendo necessidade de aplic
109. 2 1 Termo Resist ncia PT 100 e erre eee reeea e rea er ee a reea cera reananda 75 1 6 2 2 Termistores PTC e NTOC seeenssnsssenssenseesseesssesssesssrsssrsssrssrssersserssereseresersserssersserssere 75 LOZ TOSO eeu a oaa ae EAE NE E DE AAAA AEE aE aen 76 1624 Protetores TErnmMiCOS seirinin nnn ikoni aar ni E ianh an aie ar Aann Aaaa a 71 1 6 3 Regula o da Pot ncia para a Eleva o de Temperatura da Classe B em Motores CC 78 3 WEG Transformando Energia em Solu es OA Roe mede SCIVICO qssiancasai lona piece a E Dacia penosa rela 19 1 6 4 1 Regimes de Servi os Padronizados nneneeeesssssssssseseeeeereessssssssssssssesereeessssssssssssess 19 1 6 4 2 Designa o do Regime TIDO j scesesisscanidasicosesiaatanisanisisacameDa nanena iaaeaie 85 1 6 4 3 Fator de redu o de pot ncia no motor Cc ii eeeeeeeeeeeeeererrrereeeenennos 86 1644 Pot ncia Nominal isinidansinadaposua Sina ataaaip A shall sai re oii daria e 87 do Fator de Servico ES Jeees ud a Sd SS Oui 87 1 7 Caracter sticas do Ambiente eessssooceesssocccesssocccessoooccessooocessssocceessscccesssooccessssscessssocseee 88 e E AA E E A E E A E O A T E 88 LALL Consideracao Parao Motor CO anemia dna dd SSD e aa a 89 Lhe Temra Amn Ci na r sd ra aa 89 1 7 3 Determina o da Pot ncia til do Motor 90 oe Atmosicra DIC G sssini E ga aaa dass e 90 LEAI Ambientes ASTOSSIVOS Jaspers sssadsas ren daaniara sda Ds aci sob sb s
110. 2 2 1 2 Onde ko Constante que depende da carga Po Pot ncia de carga Este caso mostrado na figura 2 1 gt n M Conjugado resistente da carga Constante P Pot ncia proporcional ao n mero de rota es Figura 2 1 146 WEG Transformando Energia em Solu es Exemplos de cargas com conjugados constantes Compressores a pist o Talhas Guindastes Bombas a pist o Britadores Transportadores cont nuos 2 2 2 CONJUGADO LINEAR Neste grupo o par metro x igual a 1 x 1 Ent o C C k xn Linear 222 Nestes tipos de m quinas o conjugado varia linearmente com a rota o j a pot ncia varia com o quadrado da rota o Portanto P C Xn k xn C222 A figura 2 2 mostra este caso gt n M Conjugado resistente de carga proporcional a n P Pot ncia proporcional a n Figura 2 2 Exemplos de cargas com conjugado linear e Calandra com atrito viscoso para calandrar papel Obs Aplica o muito rara 2 2 3 CONJUGADO QUADR TICO Neste caso tem se x 2 e o conjugado dado por C C k xn Parab lico 2 2 3 1 147 WEG Transformando Energia em Solu es Neste caso o conjugado varia com o quadrado da rota o e a pot ncia com o cubo da rota o Logo P C xmn k xn 2 2 3 2 A figura 2 3 mostra este caso M P M Conjugado resistente de carga proporcional a n P Pot ncia proporcional a n Figura 2
111. 26 LO O DE E E E GD NA 126 1 902 Tipos de Balinecamne ii Oaren T r SH MT 126 RC RD Nro E a A E ERC E 127 19 71 Finalidade d Aterramento ssissessiossr ana inda asis dana sas achas raa i E AUS Made 127 1 9 7 2 Bitolas M nimas de Condutores de Aterramento cciiieeeeeerrereeeeereaes 127 4 WEG Transformando Energia em Solu es 1 9 8 Elementos de Transmiss o errar rare rare ea rara racer a renan 128 1 9 8 1 Esfor os Axiais e RAdIAIS oisesaasanderias inss sasinsaaalisansdasissa a aE aaa 130 1 9 8 2 C lculo da For a Radial em Acoplamento por Polias e Correias 134 199 Placade Ident RO 6 6 26 MADRP RR E A 134 L991 Motor de Baixa TONS O CA sampa asosiaa dolo asinnsadi dae nin ada cassia te a 135 1 10 Sele o e Aplica o dos Motores El tricos Trif sicos ccccccccceeeececesssseecerececerosssos 136 1 10 1 Guia de Sele o do Tipo de Motor Para Diferentes Cargas 141 PB dh nois a E RISE RURAIS PRE RRNRRN O RR RR RAND E SER DR 142 LILI sisisito c o lodo do ju o e pr pa e RaRca RR RR Re UT a RR ERR neinean annii RR 142 Li Ensaios de DIDO apr aasou asi reena io a a e h hee aiena NARA niini aaar diada 142 l1 1 3 Ensdios ESpeCidiSssosnssnisinesi honorert irai iniii hasna a eE asin i aiaia 142 2 Especifica o de Motores El tricos ooooooooeeeeeesesssssssssssoooocececeeesessssssssssssooooe 144 2 1 Potencia Nominal aaa isa EEE 144 2 2 Conjugado Resistente da Carg
112. 3 Exemplos de cargas com conjugado quadr tico e Bombas centr fugas e Ventiladores e Misturadores centr fugos 2 2 4 CONJUGADO HIPERB LICO Neste caso temos x 1 e o conjugado dado por C C a Hiperb lico 2 2 4 1 n Neste tipo de carga a constante Cy pode ser considerado nulo Pela express o 2 2 4 1 percebe se que para n 0 o conjugado seria infinito o que n o tem sentido f sico Este fato na pr tica n o acontece porque a rota o da m quina s pode variar entre um limite m nimo n e m ximo n A pot ncia neste caso permanece constante isto n o varia com a rota o ou seja P k Constante 2 2 4 2 A figura 2 4 mostra este caso 148 WEG Transformando Energia em Solu es gt n M Conjugado resistente de carga proporcional a n P Pot ncia de carga constante Figura 2 4 Exemplos de cargas com conjugado hiperb lico e Bobinadeira de papel normalmente usa se motor CC e Bobinadeira de pano normalmente usa se motor CC e Descascador de toras e Tornos an lise feita com conjugado constante com elevado n mero de manobras em geral motores de dupla velocidade e Bobinadeira de fios 2 2 5 CONJUGADOS N O DEFINIDOS Neste caso n o se aplica a equa o 2 2 1 pois n o pode se determinar sua equa o de maneira precisa logo tem se que determinar o seu conjugado utilizando t cnicas de integra o gr fica Na pr tica analisa se como
113. 5 48 666 77 836 34 46 54 62 47 63 74 84 90 46 63 76 85 50 6s 84 9 43 58 72 s0 47 64 7 39 100 49 67 81 92 70 95 115 130 44 60 74 85 65 89 109 123 112 69 93 113 130 122 166 201 227 62 84 104 121 116 157 191 218 180 222 254 287 379 439 494 186 203 236 344 388 445 250 397 528 617 696 397 528 617 696 319 425 497 576 319 425 497 576 Tabela 1 9 8 1 1 Instru es para utiliza o dos gr ficos 350 B TT j CARCA A 90 ROL 6205 Z E 300 250 200 F Fr kgf X mm 000 a o e 3600 rpm Figura 1 95 Carca a 90 Carga m xima radial sobre o eixo 2 Carga m xima radial sobre os rolamentos 130 WEG Transformando Energia em Solu es im Fr kgf Fr kgf 180 160 140 120 Onde Exemplo X Metade da largura da polia mm F For a m xima radial em fun o do di metro e da largura da polia Verificar se o motor 4cv II p los 60Hz suporta um esfor o radial de 50kfg sendo a largura de polia de 100mm Carca a Fr X 90L 50kgf 50mm 1 Marcar a dist ncia X 2 Encontrar a linha n 3600 do rolamento Verifica se que este rolamento suporta uma carga radial de 50kgf a T X imi po g m 3N rpm F
114. 60Hz com a bobinagem 50Hz pode se aumentar a pot ncia em 15 para II p los e 20 para IV VI e VIII p los 46 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 4 LIMITA O DA CORRENTE DE PARTIDA DE MOTORES TRIF SICOS Sempre que poss vel a partida de um motor trif sico de gaiola dever ser direta por meio de contatores Deve ter se em conta que para um determinado motor as curvas de conjugado e correntes s o fixas independente da dificuldade de partida para uma tens o constante Nos casos em que a corrente de partida do motor elevada podem ocorrer as seguintes consequ ncias prejudiciais e Elevada queda de tens o no sistema de alimenta o da rede Em fun o disto provoca a Interfer ncia em equipamentos instalados no sistema e Os sistema de prote o cabos contatores dever ser superdimensionado ocasionando um custo elevado e A imposi o das concession rias de energia el trica que limitam a queda de tens o da rede Caso a partida direta n o seja poss vel devido aos problemas citados acima pode se usar sistema de partida indireta para reduzir a corrente de partida Estes sistemas de partida indireta tens o reduzida s o Chave estrela tri ngulo Chave compensadora Chave s rie paralelo Reostato Partidas eletr nicas soft starter e inversor de frequ ncia 1 3 4 1 PARTIDA COM CHAVE ESTRELA TRI NGULO Y 4 fundamental para a partida com a chave estrela tri ngulo que o motor
115. A ES GERAIS Para a utiliza o de motores el tricos de indu o para o acionamento das mais variadas cargas devem ser levadas em considera o as caracter sticas da carga acionada conforme descrito no item anterior tanto para acionamentos com o motor operando com velocidade fixa como tamb m para com velocidade vari vel pois em fun o das caracter sticas de partida regime cont nuo ou transit rio que se pode fazer o correto dimensionamento do motor Para as aplica es aqui ilustradas levamos em considera o apenas o acionamento da carga atrav s de motores de indu o com conversores de frequ ncia determinando suas vantagens e limita es 3 5 2 BOMBAS Levando em considera o o acionamento de bombas de v rios tipos podemos fazer a separa o destas entre dois grupos b sicos pela sua caracter stica de conjugado resistente que s o 3 5 2 1 BOMBAS DIN MICAS OU TURBOBOMBAS Esta fam lia de bombas principalmente as BOMBAS CENTR FUGAS possuem como caracter stica ter o conjugado de forma quadr tica isto o seu conjugado resistente varia com o quadrado da rota o aplicada Por exemplo caso seja duplicada a rota o da bomba para se aumentar a vaz o press o do sistema hidr ulico consequentemente dever ser fornecido um conjugado quatro vezes maior para tal Caso se deseje fazer controle de vaz o press o atrav s da varia o da velocidade do motor deve se levar em considera o os seguintes
116. AMENTOS 4 6 1 ENTRADA ANAL GICA Figura 18 4 6 2 ENTRADAS DIGITAIS ANAL GICAS E SA DA DIGITAIS ANAL GICAS Figura 19 269 WEG Transformando Energia em Solu es E 4 6 3 CONTROLE POR CNC OU CLP E ENCODER EXTERNO Figura 20 4 6 4 PLACA POSICIONADORA POS 01 E ENCODER EXTERNO 10 Vcc CECA Figura 21 270 WEG Transformando Energia em Solu es 4 6 5 CONTROLE COM CNC OU CLP E ENCODER EXTERNO ACOPLADO NA M QUINA Figura 22 4 6 6 COMUNICA O DO SERVOCONVERSOR COM O C L P CONTROLADOR L GICO PROGRAM VEL Onde l Controlador L gico Program vel TP02 2 Interface Homem M quina OP 06 Rs 232 3 Alimenta o 24Vdc e comunica o TR TR TP 02 0P 06 4 Cabo de conex o TP 202MC 5 Servoconversor SCA 04 6 Conversor de comunica o TP232PG R 422 RS 232 7 Cabo de conex o DB9 RJ11 ESG r Es Es EI Es EI Es Es Es EI Es Es Es Es EI Figura 23 Servoconversor CLP 271 WEG Transformando Energia em Solu es 4 6 7 COMUNICA ES DOS SERVOCONVERSORES COM O C L P CONTROLADOR L GICO PROGRAM VEL RSJ RS 232 4 HAD 5 ADAM l 4520 T Exa Essa CETE H Ea EI i Es Ea i E i z Et i i Et z i Ea i eii Es Es Figura 24 Comunica o p
117. C 01 Neste sistema o motor pode apresentar prote es IP23 IP24 ou equivalentes caracterizando um motor aberto Possui um ventilador interno acoplado ao eixo a linha HGA possui tamb m um ventilador externo o qual aspira o ar ambiente que passa atrav s da m quina fazendo assim a troca de calor Figura 1 66 Motor aberto 96 WEG Transformando Energia em Solu es 1 7 6 1 2 VENTILA O MISTA e Trocador de calor ar ar MGF MAF IC 0161 O motor pode apresentar prote o IP55 ou equivalentes Possui um ventilador Interno e um externo acoplados ao eixo O trocador de calor montado na parte superior do motor Figura 1 67 Motor totalmente fechado com trocador de calor ar ar e Aberto AUTO VENTILADO MGA MAA AGA IC01 Neste sistema o motor pode apresentar prote o IP23 IP24 ou equivalentes caracterizando um motor aberto Possui um ventilador interno acoplado ao eixo o qual aspira o ar ambiente que passa atrav s da m quina fazendo assim a troca de calor Figura 1 68 a Motor aberto MGA Figura 1 68 b Motor aberto AGA 97 WEG Transformando Energia em Solu es e Trocador de calor ar gua MGW MAW IC W37481 O motor com trocador de calor ar gua pode apresentar prote o IP55 ou equivalentes caracterizando um motor fechado O motor possui um ventilador acoplado no eixo Figura 1 69 Motor com trocador de calor ar gua e Auto ventilado por dutos MGD MAD IC 33
118. C nai Dimens es e peso do motor Ampla faixa de varia o de po i Impossibilidade de opera o em reas de velocidade Frenagem regenerativa EA Fator de pot ncia vari vel com a rota o Utiliza o de motor de indu o padr o P A E d i MERS CONVERSORES eso dimens es reduzi as Pre o elevado para aplica es que DE Ampla faixa de varia o de requerem sincronismo de alta precis o A locidad i FREQU NCIA velocidade Frenagem regenerativa somente com Opera o em reas de risco Disponibilidade de BY PASS cos q fator de deslocamento pr ximo de 1 alto custo 242 WEG Transformando Energia em Solu es 4 SERVOACIONAMENTOS 4 1 INTRODU O O motor el trico uma m quina que transforma energia el trica em energia mec nica usualmente disponibilizada num eixo em rota o ver figura 1 Energia DO gt El trica Figura 1 Transdutor de energia Energia Mec nica 2 A a o motora aproveitada no acionamento de diversos tipos de m quinas e equipamentos que podem ser classificados nos seguintes grupos e Transporte de fluidos incompreens veis bombas de gua ou de leo e Transporte de fluidos compreens veis ventiladores compressores e exaustores e Processamento de materiais met licos m quinas operatrizes tais como furadeiras prensas tornos etc e Processamento de materiais n o met licos processamento de madeiras serras
119. Carca a 56 gt Im n 1 A 24 W gt Cm x 9 Nm Carca a 71 Im n 1 5 A 36 W gt Cm x 17 N m Para os servomotores com freio dever ser vendido um cabo de pot ncia adicional modelo CP3A XX para alimenta o do freio Neste caso apenas as vias A e B preto e vermelho s o utilizados Encoder Incremental Seu funcionamento est baseado na interrup o ou n o de um sinal ptico normalmente um feixe luminoso conseguido comumente atrav s de um emissor e um sensor separados por um n nio e um disco de vidro pl stico ou metal estriados que alternamente permitem ou n o a passagem de luz do emissor para o receptor Quando o disco sofre um deslocamento angular 284 WEG Transformando Energia em Solu es de Velocidade Interrompe a passagem de luz gerando um pulso Este pulso representa um certo ngulo m nimo que define a resolu o do sistema Cada deslocamento angular representa um pulso por exemplo se a posi o do encoder estiver na posi o zero para atingir o ngulo 70 dever o ser somados dez pulsos na sa da Por m se todo sistema de medi o for desligado e o eixo se mover por In rcia o sistema de posi o perder a posi o relativa Quando o sistema for desligado o mesmo dever ter sua refer ncia zerada Um encoder incremental pode fornecer o sentido de rota o atrav s do n nio ou de duas faixas defasadas angularmente Desta maneira um circuito eletr nico pode detectar por
120. E al GR CP4A o gt maras ovas ss l a ra am ana Tabela 22 Caracter sticas T cnica do SWA 287 WEG Transformando Energia em Solu es 2 4 7 10 SERVOMOTORES SWA COM FREIO ELETROMAGNETICO MASI lt x 2 01944 DADA 0q0J SS fe Ss X S z op pjuawn DaL 494 08S9 2p Oq A vT sf Sn S Se O D1IU210d 2P OqUo CP3A CP4A CP4A 10 o a am ams a I ea A assada 7 ojuauiduo S S S MY ppunuoy DIQUZIO NNE Servoconversores do SWA com Fre 456 5 486 5 a ams e cnica Especifica es 31 1 SWA V 1 23u24107 339 5 E w 0 44 ms a masa ss 3 3 ue a um am wN W bolg onbio7 5 5 Tabela 23 Caracter sticas T SWA 56 3 6 60 SWA 56 5 5 60 SWA 56 6 5 60 Ea EE SE RES S X A C digo 1900 7361 SWA 71 22 20 1900 7388 SWA 56 2 5 30 2 5 1900 7396 SWA 56 4 0 30 3 7 1900 7280 SWA 56 2 5 20 1900 7299 SWA 56 3 8 20 1900 7302 SWA 56 6 1 20 1900 7310 SWA 56 8 0 20 1900 7400 SWA 56 6 1 30 1900 7469 SWA 56 2 5 60 1900 7477 1900 7485 1900 7493 WdY 0007 WdY 000 WdY 0009 WEG Transformando Energia em Solu es 288 Weg 4 7 11 CURVAS CARACTER STICAS DOS SERVOMOTORES SWA SERVOMOTORES SWA 56 20 SERVOMOTORES SWA 56 30 n 8 0 7 aum 6 1 6 o a a E Ea Z o 3 8 5 Be 4 O e H po 3 2 5 1
121. ENTOS esorare TEA Sd assa a Eea 230 3 6 3 ANEXO III Fun es especiais dos conversores est ticos de frequ ncia 231 Og M e ass Dpsco abas a E a a Ses 231 no clio AMO MANDO assess dsicapaaii Posnns ao de Dal she ie de 231 3 6 3 3 Regulador PID superposto tipo proporcional integral e derivativo 232 E MO Ro pe BM lo uso 0h 6 6 AMAS DRR RR ERR RR DRT CRE ORE RED IR ERR RR A 232 0 10 routo de regulie IO as arassaieros isso Estas os elas EEEE 239 3 0 3 Principais tipos d reculadores sessirnir trinene e ENa EEN OEO OS 236 3 6 3 4 Realimenta o de velocidade por tacogerador de pulsos nnssssssssssooeeeeessssssssssssee 231 04 Cuna UF austayvel onioni a E a E ERED 237 3 6 3 6 Rejei o de frequ ncias cr ticas SKIP frequ ncy ss eeeeeeeeererereea 238 3 6 3 7 Partida com motor girando Flyng Start erre eee e eee e aeee eeeeeererereea 238 MOO Taa EE opn ais Tropa ao a E 239 36039 PRONASCI COSIANICA ea dg a ai 239 o RO OE jo RD DOR RR NR RS DR RR 240 3 6 4 ANEXO IV Semicondutor de pot ncia cccccccccceeceeeeeererererereeerereereeerererererererererenera 241 3 6 5 ANEXO V Comparativo dos sistemas de varia o de velocidade i 242 4 SCrvOdCIONAMENTOS soseste ra as aco doLeb ies assi ace siLisnieeisbice dota boierua cad an bastos 243 EEE O POR DRRE PORRADA PRA E A ABONO PRO E RNA AR SRD RR 243 do Descri o do STV
122. GRUPO D gasolina nafta solventes em geral Classe II Poeiras combust veis ou condutoras Conforme o tipo de poeira tem se GRUPO E GRUPO F GRUPOG Classe III Fibras e part culas leves e inflam veis De acordo com a norma ABNT IEC as regi es de risco s o divididas em Grupo I Para minas suscept veis libera o de gris g s a base de metano Grupo II Para aplica o em outros locais Sendo divididos em HA IIB elC Grupo de Grupo de Grupo de Grupo de acetileno hidrog nio eteno propano Gr II C Gr II C Gr II B Gr II A Classe I Classe I Classe I Classe I Correspond ncia entre ABNT IEC e NEC API 109 WEG Transformando Energia em Solu es E Atmosfera explosiva IEC 7910 Gases ou vapores Zona 0 e Zona 1 Classe I Divis o 1 E Classe I Divis o 2 Zona 10 Divis o 1 Zona 10 Divis o 1 Classifica o de reas conforme IEC e NEC 1 8 3 2 CONSIDERA O PARA O MOTOR CC O motor CC apresenta a desvantagem de possuir uma fonte de fa scas comutador que podem ocasionar a igni o de materiais inflam veis desaconselh vel a utiliza o de motores em ambiente cuja presen a na atmosfera perigosa constante Divis o I IEC ABNT utilizando os apenas onde a presen a ocasional Divis o II IEC ABNT Em reas com material inflam vel pertence classe H ou III da norma podemos utilizar motores com ventila o por dutos Para estes casos a
123. H Conjugado de partida alto corrente de partida normal baixo escorregamento Usados para cargas que exigem maior conjugado na partida como peneiras transportadores carregados cargas de alta in rcia etc conjugado constante 1 4 1 2 3 CATEGORIA D Conjugado de partida alto corrente de partida normal alto escorregamento mais de 5 Os motores WEG apresentam escorregamentos nas faixas de 5 a 8 e de 8 a 13 Usados em prensas exc ntricas e m quinas semelhantes onde a carga apresenta picos peri dicos e cargas que necessitam de conjugados de partida muito altos e corrente de partida limitada As curvas conjugado x velocidade das diferentes categorias s o mostrados na figura 1 43 A norma NBR 7094 especifica os valores m nimos de conjugados exigidos para motores de categoria N He D Estes valores de norma s o mostrados nas tabelas 1 4 1 2 1 e 1 4 1 2 2 Ii a Categoria D A Categoria H D i A Ea LA Categoria H Conjugado em o do conjugado de plena carga 50 100 Velocidade Figura 1 43 Curvas Conjugados x Velocidade das Diferentes Categorias 56 WEG Transformando Energia em Solu es felocidade O N merodeP os O N merodeP os P los gt 0 E lt 0 63 gt 0 86 lt 1 40 gt 1 40 lt 2 20 gt 2 20 lt 3 40 gt 3 40 lt 5 40 gt 5 40 lt 8 60 gt 8 60 lt 14 00 gt 14 00 lt 22 00 gt 22 00 lt 34
124. Isto entretanto n o muda a sua capacidade para sobrecargas moment neas A NBR 77094 especifica os FS usuais por pot ncia 87 WEG Transformando Energia em Solu es 1 7 CARACTER STICAS DO AMBIENTE A pot ncia admiss vel do motor de indu o determinada levando se em considera o principalmente dois fatores e Altitude em que o motor ser instalado e Temperatura do meio refrigerante Conforme a NBR 7094 as condi es usuais de servi o s o a Altitude n o superior a 1000m acima do n vel do mar b Meio refrigerante na maioria dos casos o ar ambiente com temperatura n o superior a 40 C e isenta de elementos prejudiciais At estes valores de altitude e temperatura ambiente considera se condi es normais e o motor deve fornecer sem sobreaquecimento sua pot ncia nominal 1 7 1 ALTITUDE Motores funcionando em altitudes acima de 1000m apresentam problemas de aquecimento causado pela rarefa o do ar e consequentemente diminui o do seu poder de arrefecimento A insuficiente troca de calor entre o motor e o ar circundante leva a exig ncia de redu o de perdas o que significa tamb m redu o de pot ncia Os motores t m aquecimento diretamente proporcional s perdas e estas variam aproximadamente numa raz o quadr tica com a pot ncia Existem ainda tr s solu es poss veis a A Instala o de um motor em altitudes acima de 1000 metros pode ser feita usando se material iso
125. N 2 O Figura 3 23 Forma de onda de tens o e de corrente de sa da com circuito intermedi rio vari vel 185 WEG Transformando Energia em Solu es Um outro sistema que utiliza circuito intermedi rio vari vel o descrito a seguir E CADORA CHOPPER INVERSOR gt Pp Sm M2 EN Mn E gi f1 Figura 3 24 Conversor com circuito intermedi rio vari vel atrav s de CHOPPER Atrav s deste sistema a entrada formada por um retificador n o controlado com uma ponte de diodos obtendo se uma tens o Uq fixa Em seguida esta tens o modificada em fun o da frequ ncia de sa da atrav s do circuito CHOPPER que um conversor CC CC obtendo se a tens o Intermedi ria vari vel Ua2 que aplicada sa da com fregii ncia vari vel atrav s da ponte de transistores que comutam liga desliga em uma seq ncia controlada de forma a se obter na sa da um sistema trif sico com uma forma de onda de tens o conforme descrito anteriormente 3 3 2 2 2 2 TENS O NO CIRCUITO INTERMEDI RIO CONSTANTE Com este sistema a tens o no circuito intermedi rio constante e obtida atrav s de uma ponte de diodos e um banco de capacitores que formam o circuito intermedi rio link DC cujo assunto ser abordado em maiores detalhes no item a seguir 186 WEG Transformando Energia em So
126. O DO REGIME TIPO O regime tipo designado pelo s mbolo descrito no item 1 6 3 No caso de regime cont nuo este pode ser indicado em alternativa pela palavra cont nuo Exemplos das designa es dos regimes e S2 60 segundos A designa o dos regimes S2 S8 seguida das seguintes indica es a S2 do tempo de funcionamento em carga constante b S3 S6 do fator de dura o do ciclo c S8 de cada uma das velocidades nominais que constituem o ciclo seguida da respectiva pot ncia nominal e do seu respectivo tempo de dura o Nos casos dos regimes S4 S5 S7 e S8 outras indica es a serem acrescidas designa o dever o ser estipuladas mediante acordo entre fabricante e comprador Nota como exemplo das indica es a serem acrescidas mediante o referido acordo s designa es de regimes tipo diferentes do cont nuo citam se as seguintes aplic veis segundo o regime tipo considerado a N mero de partidas por hora b N mero de frenagens por hora c Tipo de frenagens d Constante de energia cin tica H na velocidade nominal do motor e da carga esta ltima podendo ser substitu da pelo fator de in rcia FI Onde constante de energia cin tica a rela o entre a energia cin tica armazenada no rotor velocidade de rota o nominal e a pot ncia aparente nominal Fator de in rcia a rela o 85 WEG Transformando Energia em Solu es entre a soma do momento de in
127. O torque de frenagem pode ser ajustado de acordo com a aplica o atrav s do tempo de inje o de corrente cont nua e do n vel de tens o CC aplicada no motor Durante a frenagem CC necess rio um intervalo para a desmagnetiza o do motor Tempo Morto para n o haver um pico de corrente no conversor que poder atuar a prote o e bloquear o mesmo e NE EM E INJE O DE CORRENTE CONTINUA t 24V EMPO MORTO OV Figura 3 65 Frenagem CC com bloqueio por rampa de desacelera o 3 6 3 9 FRENAGEM REOST TICA L Este tipo de frenagem utilizado nos casos em que s o desejados tempos de desacelera o curtos ou quando forem acionadas cargas de elevada in rcia 239 WEG Transformando Energia em Solu es Rede E mi Figura 3 66 Conversor com frenagem reost tica 3 6 3 10 RAMPA S A acelera o desacelera o por rampa S um recurso no qual se permite obter a acelera o desacelera o de cargas onde se necessita de uma partida parada de forma mais suave n o ocorrendo choques mec nicos no sistema A rampa S pode ser ajustada em fun o da aplica o atrav s do software do conversor par metros de programa o onde se define os tempos de acelera o e desacelera o e tamb m o percentual de distor o S da curva conforme descrito na figura a seguir Figura
128. OM OLO sero aaa candaiacadaras fe EEEE 245 4 2 1 Servomotor de Corrente Contima s ici sesuicedeselcrsoieiroia dviinteish seibaii Desrede ande netas dieda ne den deciipedoss 245 4 2 2 Servomotor CA ASSINCrONOS sinne Ta dao dE da SD UU OU GE digo 246 A Dio DetvOmotores CA SINCIONOS caiolan sind aa era a 247 4 24 Caracteristicas Constr tiyVaS sssos russicce Casinhas inda Ca URSO ooer oara anei Eeen eri eniai 2351 Mol Controle Eleroni O seios e e dE EEO ea 252 do RCSOIVCE ss aponaa dass ada asa RSS ATE ETA SiS E DT na 253 a Fab Ra DDR On Ego Uri ro BA ag DECO DARE DRA RAR RR RIR MA DEN E RR 254 4 2 4 4 Aspectos Construtivos Importantes para a Controlabilidade do Fluxo 251 424 53 Aspectos T RMICOS iseinean e t ae in hika a e inira niia 251 RD 1 DL 640 4 6 ao EEE E A E E A E NAE 258 Adel Encoder ADSQUILO cscarnir anonra ae e arn rin a EEEren EES 258 A der Encoder Incremental caissensnouasaaiss nachoniadesidadaas i i aea a S iaeiiai 260 a EDE ES I A EE A S N AA A E NAE E A E 261 A S Conceitos BASICOS cassasanissiianiniso pescess ae NEEE a 262 AS E TE AC o T A E A E A E E A E A A 262 AS EOL Mee E EA E E EEA T 262 4 5 3 Rela o entre Conjugado e Pot ncia eeeeeeeeeeeseeessssssssssssssssssssssssessesecsecceresereeereeereeeesseo 262 4 5 4 Varia o e Controle de Velocidade ennnnennnneesnneessssssssssssssssssessseecssecersecerrereeereeeeeseesssso 263 433 Momento de Tn resar A E ree 265 O Perl de Clo
129. Os motores el tricos a m s permanentes apresentam v rias configura es quanto ao circuito magn tico Estas configura es podem ser classificadas de acordo com os m todos de comuta o com escovas ou sem escovas projeto do enrolamento da armadura com ranhuras ou sem ranhuras tipo de indu o no entreferro senoidal ou trapezoidal disposi o dos m s no rotor ou estator e tipo dos m s cer micos ligas met licas ou terras raras A escolha determinada principalmente pela aplica o O projeto de tais motores deve satisfazer exig ncias espec ficas como Pot ncia e conjugado de sa da Rela o torque in rcia Constantes de tempo el trica e mec nica Estabilidade t rmica Capacidade de suportar correntes de pico 256 WEG Transformando Energia em Solu es O servomotor opera em condi es severas de carga com grande n mero de partidas varia es de carga invers es do sentido de rota o e varia o da rota o 4 2 4 4 ASPECTOS CONSTRUTIVOS IMPORTANTES PARA A CONTROLABILIDADE DO FLUXO A controlabilidade do fluxo est associada rela o entre o fluxo do eixo direto e a corrente da m quina pois neste eixo onde a maior parte do fluxo do m se imp e Quanto mais pr xima da unidade for esta rela o maior a controlabilidade do fluxo na faixa de velocidade desejada Os m s de terras raras normalmente utilizados em m quinas com m s permanentes possuem baixa permeabili
130. P FP wap E PP x100 3 U ENTRADA ENTRADA As grandezas de sa da do conversor s o importantes para determinar as caracter sticas de opera o do motor quando acionado por um conversor de freq ncia assim sendo a seguir abordaremos como medir as grandezas de sa da do conversor 3 6 2 4 MEDI O DA TENS O DE SA DA O torque do motor depende do valor RMS da onda fundamental da tens o fornecida ao mesmo Um volt metro do tipo retificador precisa ser usado para possibilitar a medi o correta da fundamental RMS da tens o de sa da do conversor pois este instrumento fornece o valor mais aproximado da fundamental RMS de tens o obtida com um analisador de fregii ncias 228 WEG Transformando Energia em Solu es A figura a seguir mostra um exemplo de v rias medi es da tens o de sa da de um conversor de frequ ncia PWM atrav s de v rios tipos de instrumentos Como indica a figura o volt metro do tipo retificador realiza uma leitura muito pr xima da fundamental verdadeira U AA 200 V A S ff 150 M f d 1 VOLTIMETRO FERRO MOVEL NA VOLTIMETRO AC DIGITAL IH 3 TESTER PROPOSITOS GERAIS H 4 ONDA DE TENSAO FUNDAMENTAL 100 HF 5 TESTER CLASSE AA H 6 VOLTIMETRO RETIFICADOR lj BOBINA MOVEL DA sob O O 10 20 50 40 50 60 f Figura 3 55 Exemplos de uma mesma medi o de tens o de sa da realizada com instrumentos diferentes
131. P ec v I a V3 XU x Nx cos o V3 XU x Nxcos o A Os valores t picos de corrente rendimento e fator de pot ncia dos motores WEG de II IV VI e VIII p los s o mostrados nos cat logos 19 WEG Transformando Energia em Solu es 1 2 2 6 POT NCIA APARENTE ATIVA E REATIVA Pot ncia aparente S o resultado da multiplica o da tens o pela corrente S UxI para sistemas monof sicos e S V3xUx1I para sistemas trif sicos Corresponde a pot ncia real ou pot ncia ativa que existiria se n o houvesse defasagem da corrente ou seja se a carga fosse formada por resist ncia Ent o S o va 1 2 2 6 1 C os Para as cargas resistivas cosp 1 e a pot ncia ativa se confunde com a pot ncia aparente A unidade de medidas para pot ncia aparente o volt amp re v a ou seu m ltiplo o quilovolt amp re kva Pot ncia ativa P a parcela da pot ncia aparente que realiza trabalho ou seja que transformada em energia P 43xUxIxcos W 1 2 2 6 2 ou P Sxcosy W 1 2 2 6 3 Pot ncia reativa Q E a parcela da pot ncia aparente que n o realiza trabalho Apenas transferida e armazenada nos elementos passivos capacitores e indutores do circuito Q 43xUxIxseno var 1 2 2 6 4 Q S xX sen Q v a r 1 2 2 6 5 1 2 2 7 POT NCIA EQUIVALENTE Evidentemente um motor el trico dever suprir m quina acionada a pot ncia necess ria sendo recomend
132. TRICAS Esta fam lia de bombas possui como caracter stica ter o conjugado de forma constante para qualquer rota o isto o seu conjugado resistente n o varia com a rota o Nesta fam lia se enquadram as BOMBAS A PIST O BOMBAS HELICOIDAIS e as BOMBAS DE ENGRENAGENS Caso seja necess rio fazer controle de vaz o press o atrav s da varia o da velocidade do motor deve se levar em considera o que o motor n o poder operar acima da sua rota o nominal pois isto significa operar em condi o de sobrecarga Para condi es onde se necessita a opera o com rota es abaixo da metade de sua rota o nominal 30 Hz dever ser considerado o problema de sobreaquecimento por redu o de ventila o para motores convencionais Problema este que pode ser contornado atrav s do sobredimensionamento da carca a do motor ou a utiliza o de ventila o for ada 3 5 3 VENTILADORES Esta aplica o possui como caracter stica ter o conjugado de forma quadr tica isto o seu conjugado resistente varia com o quadrado da rota o aplicada da mesma forma que foi considerado para as bombas centr fugas Para a utiliza o de acionamento por conversores de frequ ncia para o controle de press o vaz o deve se levar em considera o as mesmas caracter sticas das bombas centr fugas apenas tomando se o cuidado de observar que certos ventiladores possuem in rcias elevadas e que devem serem levadas em considera o para dete
133. a crcorcscssssssssceresrsesecosoosooesss ossos secs rssssescoosoososasosossss 146 22 Conjupado Comnsi Ames asas fes a SS O nie 146 22 Conjuoado LINO enin sas n N asda dai road patas 147 2 24 Conjusado Onada CO seisoin E sadia dada NA Ena nado Eaa 147 22A Conjugado FiperbOlCO ini bonesinaro sao danosa Una ad saiu ain ssa Hds A dna sanada adiadas ond datada 148 22 Conjusados N o DEBinidoS essas fanisiiaiaa a a aana iiaii 149 2 3 Conjugado Resistente M dio da Carga cccccceceererssrerecreeererossssereerecereossssseceeeeee oo 150 2 4 Momento de In rcia da Carga ssseesssssccoeccessssscoocccesesoocoocecesessococcccssessoscocecesesssssoceeee 152 2 5 Conjugado X Velocidade do Motor essecccssssssssssccececccccccocssssssssecccececccoccsossssssssssccecee 153 2 ul COn OD CO e EE E 153 2 5 2 Conjugado Nominal ou de Plena Carga 00000000o0oooosseeeoseeeseeeeetereererrerresserresseessssssnsssssssssss 153 2 5 3 Conjugado Com Rotor Bloqueado erre ee eree erre aeee aeee e eae aaa ranananda 154 25 Conjugado NEMO sensi OE EENES 154 239 Conjucado Max MO sereia a E EE TE EE OE ET 154 2 5 6 Fatores de Corre o dos Conjugados em Fun o da Tens o ii 155 2 6 Conjusado Motor M dio ssa aasissaaasns tados sa ns otanicasniosiaaaaanai onda andas onotaninianiodsaaaainai dada sn 156 2 7 Tempo de Rotor Bloqueado t p cccccccsssseececerecererererececececessss ses cerceceeeecerececececssssssos 158 2
134. a Figura 1 50 curva de torque x fregii ncia para uso de motor com conversor de fregii ncia Onde k est de 0 7 1 0 e depende do conte do de harm nicas do conversor Valores t picos s o 0 8 0 9 1 5 4 1 CONSIDERA ES SOBRE A APLICA O DE MOTORES COM CONTROLE DE VELOCIDADE ATRAVES DE CONVERSORES DE FREQUENCIA a Opera o em rota es abaixo da rota o obtida com a frequ ncia nominal fh Geralmente at 50 da fn utiliza se o fator k figura 1 48 de redutor de pot ncia ou se quiser pode se utilizar o fator de servi o e ou o aumento da classe de isolamento para manter o torque constante Abaixo de 50 da frequ ncia nominal para manter se o torque constante geralmente deve se aumentar a rela o U f do conversor b Opera o em rota es acima da rota o obtida com a frequ ncia nominal fa Neste caso como o motor funcionar com enfraquecimento de campo a m xima velocidade estar limitada pelo torque m ximo do motor e pela m xima velocidade perif rica das partes girantes do motor ventilador rotor mancais c Rendimento como a tens o de alimenta o n o senoidal haver harm nicas que provocar o maiores perdas e consegiiente redu o do rendimento d Ru do variar sensivelmente em fun o da frequ ncia e do conte do de harm nicas do conversor e Opera o em reas explosivas ATEN O motores operando com conversores de fregii ncia em reas com atmosferas explosivas necess
135. a o a base de resina ep xi Resist ncias Internas desumificadoras Sondas t rmicas bimet licas Termistores Carca a com caixa de liga o superior Graxeiras de relubrifica o nas carca as 160 200 Labirinto met lico tipo anel de nilos carca a 90 112 e taconite carca as 132 355 e Ensaios de rotina tipo especial e prot tipo conforme norma NBR 5383 com ou sem a presen a do inspetor 1 7 6 VENTILA O MOTORES CA 1 7 6 1 SISTEMA DE REFRIGERA O As perdas s o inevit veis no motor e o calor gerado por elas deve ser dissipado ou seja transferido para o elemento de resfriamento do motor usualmente o ar ambiente A maneira pela qual feita a troca de calor entre as partes aquecidas do motor e o ar ambiente que define o Sistema de Refrigera o do motor A classifica o dos m todos de resfriamento foram definidos conforme a norma ABNT NBR 5110 e ou IEC 34 6 Os sistemas usuais de refrigera o s o apresentados a seguir 95 WEG Transformando Energia em Solu es im 1 7 6 1 1 VENTILA O AXIAL e Motor totalmente fechado Linha HGF Standard IC 0141 M quina totalmente fechada resfriada por ventilador e carca a aletada externa e internamente H ainda canais axiais no pacote de chapas do estator e do rotor como mostra a figura abaixo Linha HGF Standard Figura 1 65 Motor totalmente fechado com ventila o externa e Aberto AUTO VENTILADO Linha HGA I
136. a o da temperatura pelo m todo da resist ncia calculada por meio da seguinte f rmula para condutores de cobre R R At t t x 235 t t t a Onde At a eleva o de temperatura t temperatura do enrolamento antes do ensaio praticamente igual a do meio refrigerante medida por term metro t2 temperatura dos enrolamentos no fim do ensaio ta temperatura do meio refrigerante no fim do ensaio R resist ncia do enrolamento antes do ensaio R resist ncia do enrolamento no fim do ensaio 1 6 1 5 APLICA O A MOTORES EL TRICOS A temperatura do ponto mais quente do enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da classe A temperatura total vale a soma da temperatura ambiente com a eleva o de temperatura At mais a diferen a que existe entre a temperatura m dia do enrolamento e a do 73 WEG Transformando Energia em Solu es ponto mais quente As normas de motores fixam a m xima eleva o de temperatura At de modo que a temperatura do ponto mais quente fica limitada baseada nas seguintes considera es e A temperatura ambiente no m ximo 40 C por norma e a cima disso as condi es de trabalho s o consideradas especiais e A diferen a entre a temperatura m dia e a do ponto mais quente n o varia muito de motor para motor e seu valor estabelecido em norma baseado na pr tica 5C para as classes A e E 10 C para a classe B e 15 C para as classes F
137. a o de p los com di metro menores que as da tabela 1 9 8 1 em outras pot ncias e polaridades consultar a Rede de Assist ncia T cnica WEG mais pr xima DIAMETRO PRIMITIVO M NIMO DE POLIAS ROLAMENTO DE ESFERAS Carca a Rolamento MEDIDA X mm Rolamento 80 62042 40 90 62057 63 A C EE E 70 40 40 71 b primiti 100 112 125 140 160 180 160 180 200 224 M Ca Te Te ja EC RC E RE CRE ES EC ROLAMENTO DE ESFERAS Carca a P los amianto MEDIDA X mm 50 80 110 140 o AVNVEVOL OM 375 400 425 450 o o AVNVEVL 636 500 50 560 600 Oo AVVIVOO Oo po o o DO AVNVEVOO 632 po ooo Tabela 1 9 8 2 Importante e Velocidades perif ricas para polias cheias em ferro fundido cinzento FE 20 v 35m s e Utilizar polias de a o quando a velocidade perif rica for maior que 35 m s 129 WEG Transformando Energia em Solu es e Para correias em V a velocidade n o deve ultrapassar 30 m s 1 9 8 1 ESFOR OS AXTAIS E RADIAIS Os esfor os axiais m ximos admitidos sobre os mancais dos motores WEG at a carca a 355 est o na tabela 1 9 8 1 1 CARGA M XIMA AXIAL ADMISS VEL kgf f 60 Hz MOTORES TOTALMENTE FECHADOS IP 54 POSI O FORMA CONSTRUTIVA 63 28 37 483 28 37 48 27 35 42 27 35 42 n 30 41 48 54 37 50 59 6 29 39 46 53 36 49 57 65 80 36 49 5 6
138. a o de velocidade permitida em rela o velocidade ajustada deve ser menor que 1 caso que s poss vel atrav s de acionamentos com motor de corrente cont nua ou conversores de frequ ncia com controle vetorial Como exemplo destas extrusoras temos as extrusoras de filme pl stico e tubos de PVC ou polietileno onde uma varia o de velocidade acarreta em uma altera o do processo produtivo espessura do filme pl stico Para outros materiais n o cr ticos ra o fio etc pode se utilizar conversores de fregqii ncia convencionais Outro detalhe que merece muita aten o com rela o a condi o de partida do sistema pois pode haver a possibilidade de se partir a extrusora carregada a quente conjugado resistente normal ou carregada a frio conjugado resistente muito elevado Para esta ltima condi o deve se levar em considera o a sobrecarga inicial da extrusora que por sua vez 216 WEG Transformando Energia em Solu es levar a um sobredimensionamento da corrente nominal do conversor de freqi ncia proporcional a sobrecarga exigida pela extrusora 3 5 8 TREFILAS Para este tipo de equipamento a caracter stica de conjugado constante para qualquer valor de velocidade devendo se atentar para a opera o em baixas rota es com sobredimensionamento do motor como descrito anteriormente Um outro fator a ser levado em considera o a condi o de sobrecarga na partida quando da introdu
139. a hora a unidade que aparece para cobran a nas contas de luz 1 2 2 4 VELOCIDADE NOMINAL E a velocidade rpm do motor funcionando pot ncia nominal sob tens o e frequ ncia nominais A velocidade nominal depende do escorregamento e da velocidade s ncrona 18 WEG Transformando Energia em Solu es s P n n x 1 m S 1 z rpm A velocidade s ncrona ns fun o do n mero de p los e da frequ ncia de alimenta o 120xf 2p rpm ns 1 2 2 4 1 ROTA O NOMINAL DO MOTOR CC E a rota o obtida em carga nominal sob tens o nominal na armadura e campo na temperatura de funcionamento A varia o da rota o permitida por norma NBR est contida na tabela abaixo KW rpm 1000 oler ncia 15 Independente ou em 0 67 lt 2 5 10 Deriva o 1 5 Go 20 0 67 lt 2 5 15 2 5 lt 10 10 7 5 Toler ncias compreendidas entre as fixadas para os motores com excita o independente e as fixadas para motores com excita o s rie conforme acordo entre fabricante e comprador Tabela 1 2 2 4 1 Toler ncias de rota es IV IV p lt IV IV A IH f fi N S IV p lt Excita o Composta 1 2 2 5 CORRENTE NOMINAL E a corrente que o motor absorve da rede quando funciona pot ncia nominal sob tens o e frequ ncia nominais O valor da corrente nominal depende do rendimento n e do fator de pot ncia cos do motor P kW x1000 736x
140. a de 1000 m e limitada a 4000 m dada pela rela o e gr fico a seguir Fator de redu o 1 100m 100 Yo 90 80 70 60 Fator de Redu o 0 1000 2000 3000 4000 Altitude m Figura 3 40 Curva de redu o de pot ncia nominal em fun o do aumento da altitude 3 4 2 5 CONSIDERA ES SOBRE ACIONAMENTOS MULTIMOTORES Os conversores de freq ncia podem alimentar m ltiplos motores controlando os na mesma propor o para dar partida parada em uma m quina tal como um sistema transportador 3 4 2 5 1 SISTEMA DE ACIONAMENTO MULTICONVERSORES Para este acionamento considera se a utiliza o de um conversor para cada motor e o sincronismo entre os motores pode ser obtido utilizando se uma l gica equipamentos auxiliar para permitir que se tenha a acelera o desacelera o do sistema em conjunto para que n o aconte am sobrecargas individuais em alguns motores Um sistema poss vel de se interligar os conversores demonstrado na figura a seguir em uma configura o designada Mestre Escravo onde a refer ncia principal de velocidade colocada no conversor Mestre e a partir deste conversor enviado um sinal de refer ncia de velocidade para o conversor seguinte e assim sucessivamente para os demais conversores Escravos em cascata 205 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 3 41 Liga o de conversores em sincronismo Mestre Escravo Como caracter sticas deste tipo de acion
141. a do mesmo pois surge a condi o de sobrecarga do motor cuja a intensidade est diretamente relacionada com o grau de inclina o do mesmo Quando o sistema de transporte apresenta inclina o em declive pode ser necess ria a utiliza o de frenagem do motor que poder ser efetuada por resistores auxiliares frenagem reost tica ou atrav s de sistemas regenerativos A n o utiliza o desta frenagem poder acarretar em sobrecarga no conversor e consegiiente desligamento Em ambos os sistemas deve se utilizar motores com freio mec nico de estacionamento para que n o haja movimenta o do sistema quando da parada do motor seja ela por parada normal como tamb m por parada acidental queda de rede 3 5 7 EXTRUSORAS Estas m quinas tem como caracter stica possu rem o conjugado resistente do tipo constante para qualquer velocidade Deve se novamente ter cuidado especial para condi es onde seja necess ria a opera o com rota es abaixo da metade da rota o nominal do motor onde dever ser considerado o problema de sobreaquecimento pela redu o de ventila o para motores convencionais Problema este que pode ser contornado atrav s do sobredimensionamento da carca a do motor ou a utiliza o de ventila o for ada Dependendo do material a ser extrudado tamb m deve se ter especial aten o regula o de velocidade do acionamento precis o de velocidade pois para extrusoras de pl stico ou borracha a vari
142. a imped ncia aparece como um pico Solu o para o problema de resson ncia Para resolver o problema de resson ncia a solu o mais utilizada a Instala o de reatores em s rie com o banco de capacitores filtro LC de forma a deslocar a freqi ncia para uma harm nica que n o cause preocupa o na amplifica o das correntes Deve se ressaltar que embora os reatores sejam necess rios para se evitar o efeito de amplifica o de harm nicas sempre que uma indut ncia colocada em s rie com um capacitor a tens o nos terminais desse ltimo diminui na fregii ncia fundamental assim como pode aumentar para frequ ncias diferentes da fundamental Como exemplo se a dessintoniza o levada para o quarto harm nico ser encontrada uma sobretens o de 6 7 al m daquela reserva de 10 permiss vel e j esgotada pelas varia es da rede e desequil brio de bancos podendo acarretar com isso uma sobretens o excessiva no capacitor causando em alguns casos a sua destrui o rompimento do diel trico Os reatores de dessintonia por si s resolvem os problemas de resson ncia No entanto quando a redu o do conte do harm nico da instala o principalmente na interface com a concession ria uma necessidade filtros de harm nicos devem ser previstos utilizando se os bancos de capacitores para a composi o dos mesmos 212 WEG Transformando Energia em Solu es 3 5 APLICA ES T PICAS 3 5 1 CONSIDER
143. a radial em kgf P pot ncia em cv n rota o em rpm Dpmot di metro da polia motora em mm o ngulo de contato na polia em radianos u coeficiente de atrito na polia 0 5 para polias em V e 0 17 para polias lisas Dpmov di metro da polia movida dee dist ncia entre centros entre polia movida e motora 1 9 9 PLACA DE IDENTIFICA O A placa de identifica o cont m as informa es que determinam as caracter sticas nominais e de desempenho dos motores que s o definidas pela NBR 7094 134 WEG Transformando Energia em Solu es NBR 7094 woor mouca caos ar60 Jor N kW cv A eu 9000 s 1 15 sB At Kim 8 3 IP55 13 8 7 99 220 380 Y REND A 83 24 5 NMETRO coso 0 85 E 135 WEG Transformando Energia em Solu es Velocidade E 1 10 SELE O E APLICA O DOS MOTORES EL TRICOS TRIF SICOS Na engenharia de aplica o de motores comum e em muitos casos pr ticos comparar as exig ncias da carga com as caracter sticas do motor Existem muitas aplica es que podem ser corretamente acionadas por mais de um tipo de motor e a sele o de um determinado tipo nem sempre exclui o uso de outros tipos Com o advento do computador o c lculo pode ser aprimorado obtendo se resultados precisos que resultam em m quinas dimensionadas de maneira mais econ mica Os motores de indu o WEG de gaiola ou de anel de baixa e m dia tens o
144. ade de pot ncia muito utilizada na pr tica o Cavalo Vapor cv A rela o entre cv e kW mostrado abaixo 1 ev 0 736 kW Exemplo Qual a pot ncia que um motor de IV p los 60 Hz deve ter para acionar uma carga com conjugado de 4 Nm rota o de 1200 rpm e acoplamento por correia dentada P 27n C Ah C Mac Ny Irps PE Co 4Nm nc 1200rpm nx 1800rpm Na 97 98 qe C 2 75 Nm 0 97 1800 1800 P 27x 215 P 518 36 W 0 518 kW ou 0 70 cv 145 WEG Transformando Energia em Solu es 2 2 CONJUGADO RESISTENTE DA CARGA o conjugado requerido pela carga e portanto depende do tipo de carga a ser acionada pelo motor Por m todos podem ser representados pela express o C C kn 2 2 1 Onde C Conjugado resistente da carga em Nm Co Conjugado da carga para rota o zero em Nm ke Constante que depende da carga x Par metro dependente da carga pode assumir os valores 1 0 1 2 De acordo com a equa o 2 2 1 percebe se que o conjugado da carga varia com a rota o n Esta varia o depende do par metro x e assim as cargas podem ser classificadas em quatro grupos 2 2 1 CONJUGADO CONSTANTE Para este tipo de carga o par metro x zero x 0 Portanto C C k Constante 2 2 1 1 Nas m quinas deste tipo o conjugado permanece constante durante a varia o de velocidade e a pot ncia aumenta proporcionalmente com a velocidade Logo P C k xn
145. ado Nominal em Nm NN Rota o nominal em rps P Pot ncia nominal em W 2 5 3 CONJUGADO COM ROTOR BLOQUEADO Tamb m denominado Conjugado de Partida ou Conjugado de Arranque o conjugado m nimo desenvolvido pelo motor com rotor bloqueado O valor do conjugado de partida depende do projeto do motor e normalmente encontrado no cat logo ou na folha de dados do motor O conjugado de partida pode ser expresso em Nm ou mais comumente em porcentagem do conjugado nominal ou seja o Cp Nm 100 C Nm C Obs Na pr tica o conjugado de rotor bloqueado deve ser o mais alto poss vel para que o motor possa vencer a in rcia inicial da carga e possa acelera la rapidamente principalmente quando a partida com tens o reduzida 2 5 4 CONJUGADO M NIMO o menor conjugado desenvolvido pelo motor ao acelerar desde a velocidade zero at a velocidade correspondente ao conjugado m ximo Na pr tica este valor n o deve ser muito baixo isto a curva n o deve apresentar uma depress o acentuada na acelera o para que a partida n o seja muito demorada sobreaquecendo o motor especialmente nos casos de alta in rcia ou partida com tens o reduzida O conjugado m nimo tamb m pode ser expresso em Nm ou em porcentagem do conjugado nominal 2 5 5 CONJUGADO M XIMO o maior conjugado desenvolvido pelo motor sob tens o e freq ncia nominais sem queda brusca de velocidade Na pr tica o conjugado m ximo
146. aixa manuten o servomotores sem escovas BE dos CCORA acidental Elevada capacidade de sobrecarga 2 algarismo grau de prote o contra Baixa in rcia penetra o de gua Resposta din mica r pida Isolamento Classe H Realimenta o por resolver e Formas construtivas B5 sem p s fixado pela flange V1 sem p s fixado pela flange para baixo e V3 sem p s fixado pela flange para cima Protetor t rmico PTC Ponta de eixo com chaveta NBR 6375 fm s de terras raras Neod mio Ferro Boro Rolamento com lubrifica o permanente Retentor para veda o do eixo Temperatura m xima de opera o em regime permanente AT 100 C Tabela 18 Especifica o do Servomotor SWA e Freio eletromagn tico e Flange para encoder incremetal tipo ROD Freio eletromagn tico O freio montado entre o motor e o resolver do tipo que atua por falta de corrente freia quando desenergizado e libera o movimento do eixo quando alimentado por tens o cont nua de 24 V 10 Antes de ligar o motor deve se excitar o freio Em princ pio o freio um freio de parada por exemplo para manter im vel um eixo de avan o vertical quando o motor est sem alimenta o ou de emerg ncia para o caso de falta de energia O freio n o previsto para utiliza o em frenagem din mica Em condi es normais de opera o o freio n o quer manuten o A corrente varia conforme as carca as veja a seguir
147. al com ventila o independente 3 5 15 MOINHOS A TAMBOR Entre os tipos de moinho a tambor salientam se os MOINHOS DE BOLAS ind stria cer mica e por analogia do princ pio de funcionamento s o aplica es semelhantes as M QUINAS DE LAVAR ROUPA INDUSTRIAL Este tipo de aplica o possui caracter stica de conjugado que varia linearmente com a rota o ou seja quanto maior a rota o maior o conjugado resistente Este sistema possui elevadas in rcias na partida que dependem diretamente da quantidade de carga do moinho Como exemplo temos a pior condi o quando o moinho est carregado pela metade pois neste caso o centro de gravidade deslocado para uma posi o diferente do centro do tambor eixo acionado causando o problema de excentricidade do acionamento Devido a esta excentricidade o conversor sofre uma sobrecarga e deve ser sobredimensionado em sua pot ncia nominal O acionamento t pico para este tipo de carga composto por um acoplamento hidr ulico para evitar esfor os mec nicos e a partida feita por intermedio de chaves compensadoras A aplica o de conversores de frequ ncia proporciona algumas vantagens em rela o aos m todos convencionais como diminui o na corrente de partida facilidade para posicionar as bocas do moinho melhoria no fator de pot ncia melhoria na qualidade do produto e principalmente definindo se um ciclo ideal de trabalho ciclo este que depende das caracter sti
148. alternada 4 7 8 ACESS RIOS PARA SERVOACIONAMENTOS Especifica es cnicas Cabo de Pot ncia 4X 1 5 mm REAR Cabo de Pot ncia 4X 4 0 mm GERA Cabo de Resolver 8 vias 0307 5095 CSRW 6 X 0 2 2 X 0 5 mm CSRW 12 Cabo de 12 m 0307 5109 CSRW 15 Cabo de 15 m 0307 4331 Cabo Simulador de 8 vias CECA 02 Cabo de 2 m Encoder 6 X 0 2 2 X 0 5 mm Tabela 20 Especifica o dos Cabos 7 8 1 ACESS RIOS OPCIONAIS PARA SERVOMOTORES Especifica es C digo Descri o 1900 7523 Flange p Encoder padr o ROD para SWA 56 1900 7531 Flange p Encoder padr o ROD para SWA 71 Tabela 21 Especifica o dos C digos para Adapta o do Encoder 286 WEG Transformando Energia em Solu es 4 7 9 SERVOMOTORES SWA Especifica es ida Cabos de liga o entre E a e Es o SWA e SCA 04 5 Sa E e E Ri R o 10 O R sa e Ss 3 E lt j a E SIS Is S Es x SA 5 D S o0 NN O S Q E Modelo do RS gt a E E sa EN S SE H C digo aa S S E E 3 S S Servomotor L S X S 3 7 T N AG JRR s Slslslsla 35 a O S o o o S 5 O 1900 7299 SWA 56 3 8 20 3 8 3 8 0 70 HE 339 5 EM AS S 1900 7302 SWA 56 6 1 20 6 1 5 2 110 9 4 379 5 NES CP3A S o 1900 7310 SWA 56 8 0 20 8 0 6 5 1 32 a jus o 419 5 A o ms o 0 5 30 8 ou 2 om 1900 7400 SWA 56 6 1 30 6 1 8 5 1 30 9 4 379 5 TECE Q S 1900 7426 SWA 71 9 3 30 9 3 12 0 2 05 OCES 366 5 TEM
149. amento podemos citar a A prote o de cada motor feita individualmente e diretamente pelo respectivo conversor e fus veis ultra r pidos b A pot ncia de cada conversor a pr pria pot ncia do motor acionado c Pode haver o desligamento e religamento de cada motor individualmente caso n o seja necess rio o sincronismo entre todos os motores 3 4 2 5 2 SISTEMA DE ACIONAMENTO MONOICONVERSOR Para este acionamento considera se a utiliza o de um conversor para v rios motores e o sincronismo entre os motores obtido pela simples inje o da mesma frequ ncia de alimenta o para todos os motores A figura a seguir demonstra a liga o destes motores Figura 3 42 Liga o de conversor a v rios motores Como caracter sticas deste tipo de acionamento podemos citar a A prote o de cada motor feita atrav s de um rel t rmico adicional individualmente para cada motor na sa da do conversor 206 WEG Transformando Energia em Solu es b A pot ncia do conversor igual a somat ria de todas as pot ncias dos motores acionados c N o pode haver o desligamento e religamento de cada motor individualmente pois isto seria encarado como a condi o de uma partida direta do motor ocasionando um pico de corrente no religamento que causaria o bloqueio do conversor por sobrecorrente No caso de desligamento de um motor necess rio O desligamento de toda a m quina para a posterior partida conjunta
150. aralela de servoconversores Onde 1 Controlador L gico Program vel TP 02 2 Interface Homem M quina OP 06 3 Conversor de Comunica o TP252PG RS422 RS2532 4 Conector DB9 DB9 5 Conversor de Comunica o ADAM 4520 RS252 RS485 6 Servoconversor SCA 04 7 Conversor de Comunica o MIW 02 RS485 RS232 8 Alimenta o 24Vdc e Comunica o TR TR TP 02 0P 06 9 Cabo de Conex o TP 202MC 10 Alimenta o 24Vdc 11 Cabo de Comunica o entre pontos da rede 12 Cabo de Conex o RJI1 RJ11 272 WEG Transformando Energia em Solu es 4 7 SERVOACIONAMENTO WEG 4 7 1 CARACTER STICAS DOS SERVOCONVERSORES Caracter sticas T cnicas e Regula o em modo posicionador velocidade torque YO M Estimador velocidade refer ncia Figura 25 Estrutura de Controle e Modo posicionamento refer ncia Realimenta o de Posi o Figura 26 Modo Posicionamento 273 WEG Transformando Energia em Solu es E im e Modo velocidade refer ncia Y A gt PWM s Estimador Realimenta o de Velocidade velocidade Figura 27 Modo Velocidade e Modo Torque da Realimenta o de Posi o refer ncia S Realimenta o de Corrente Figura 28 Modo Torque e Fun o STOP program vel via par metro utilizada no modo de velocidade ao ser acionada faz o motor ser desacelerado at parar Quando a fun
151. aralelo 41 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 2 2 2 LIGA O ESTRELA TRI NGULO O enrolamento de cada fase tem as duas pontas trazidas para fora do motor Se ligar as tr s fases em tri ngulo cada fase receber a tens o da linha por exemplo 220 volts figura 1 28 Se ligar as tr s fases em estrela o motor pode ser ligado a uma linha com tens o igual a 22043 380 volts sem alterar a tens o no enrolamento que continua igual a 220 volts por fase pois SRON Figura 1 28 Liga o estrela tri ngulo Este tipo de liga o exige seis terminais no motor e serve par quaisquer tens es nominais duplas desde que a segunda seja igual primeira multiplicada por 3 Exemplo 220 380V 380 660V 440 760V Nos exemplos 380 660V e 440 760V a tens o maior declarada s serve para indicar que o motor pode ser acionado atrav s de uma chave de partida estrela tri nguilo Motores que possuem tens o nominal de opera o acima de 600V dever o possuir um sistema de isola o especial apto a esta condi o 1 3 2 2 3 TRIPLA TENS O NOMINAL Pode se combinar os dois casos anteriores o enrolamento de cada fase dividido em duas metades para liga o s rie paralelo Al m disso todos os terminais s o acess veis para poder se ligar as tr s fases em estrela ou tri ngulo Deste modo tem se quatro combina es poss veis de tens o nominal 1 Liga o tri ngulo paralelo 2 Liga o estrela
152. armes 4 3 ENCODERS Podemos definir este equipamento como sendo um transdutor que executa a transforma o decodifica o de um movimento mec nico em um sinal eletr nico Seu funcionamento est baseado na Interrup o ou n o de um sinal ptico normalmente um feixe luminoso conseguido comumente atrav s de um emissor e um sensor separados por um n nio e um disco de vidro pl stico ou metal estriados que alternadamente permitem ou n o a passagem de luz do emissor para o receptor Quando o disco sofre um deslocamento angular interrompe a passagem de luz gerando um pulso Este pulso representa um certo ngulo m nimo que define a resolu o do sistema Podemos dividir estes equipamentos em dois tipos o encoders incrementais encoders absolutos 4 3 1 ENCODER ABSOLUTO Em um encoder absoluto cada posi o representada unicamente por um c digo padr o Este c digo provem de trilhas independentes e est gravado no disco do encoder onde para cada trilha existe um sensor ptico correspondente Cada sensor ir fornecer um sinal de n vel l gico J ou 0 dependente do c digo padr o do disco para cada posi o ver figura 10 Um vantagem deste tipo de encoder que n o haver a perda da posi o no caso de falta de energia pois n o necess rio indexar ou referenciar a partir de um determinado ponto Princ pio de medi o de um enconder absoluto Figura 10 Detalhes do encoder absoluto Cada tr
153. arras Prensas puncionadoras guindastes pontes rolantes elevadores de talha tesouras mec nicas bombas de leo para po os Ventiladores m quinas ferramentas misturadores transportadores 3 vezes o conjugado nominal Algumas vezes precisa se somente de parte do conjugado nominal e outros muitas vezes O conjugado nominal Requer 2 a 3 vezes o conjugado nominal S o consideradas perdas durante os picos de carga ou 2 vezes o conjugado nominal em cada velocidade Cargas intermitentes as quais requerem conjugado de partida alto ou baixo Requerem partidas fregiientes paradas e revers es M quinas acionadoras tais como prensas puncionadoras que podem usar volante para suportar os picos de pot ncia Pequena regulagem conveniente para amenizar os picos de pot ncias e reduzir os esfor os mec nicos no equipamento acionado A alimenta o precisa ser protegida dos picos de pot ncias resultantes das flutua es de carga Duas tr s ou quatro velocidades fixas s o suficientes N o necess rio o ajuste de velocidade Conjugado de partida pode ser pequeno ventiladores ou alto transportadores As caracter sticas de funcionamento em v rias velocidades podem variar entre pot ncia constante conjugado constante ou caracter sticas de conjugado vari vel M quinas de cortar metal tem pot ncia constante cargas de atrito s o t picas de conjugado constante ventiladores s
154. as para alojar os condutores dos enrolamentos O rotor cujo n cleo pode ser em ferro s lido possui um certo n mero de pares de im s permanentes regularmente distribu dos ao longo da sua periferia Existem tr s vantagens inerentes aos motores s ncronos que o tornam particularmente indicados para alguns tipos de acionamentos e O rendimento do motor s ncrono maior que o do motor de indu o equivalente particularmente em baixas rota es e Motores s ncronos podem operar com fator de pot ncia capacitivo ou unit rio e rota o rigorosamente constante com freqi ncia de alimenta o Isto permite que o motor seja diretamente acoplado carga mesmo em baixas rota es onde um motor de indu o exigiria um redutor de velocidades pois estes em baixas rota es apresentam rendimento e fator de pot ncia pobres Com os modernos materiais magn ticos base de terras raras entre os quais se destacam os de sam rio cobalto Bhm x 34 kJ m3 e os de ferro boro neod mio Bhm x 320 kJ m3 o fluxo de excita o pode ser criado com grande coercividade atrav s de im s de pequena espessura e baixa densidade Deste modo o rotor pode ser constru do com pequeno di metro e o seu momento de in rcia torna se bastante inferior ao de um motor de indu o trif sico de mesma pot ncia Como n o possuem enrolamentos no rotor e os im s n o s o condutores as perdas Joule encontram se essencialmente no estator e o rendimento
155. ass ncrono de rotor de an is 1 2 1 3 MOTOR CC As m quinas de corrente cont nua em fun o do seu princ pio de funcionamento permitem variar a velocidade de zero at a velocidade nominal aliada com a possibilidade de se ter conjugado constante Esta caracter stica de fundamental import ncia pois dessa forma torna se poss vel fazer o acionamento em v rias aplica es que exigem ampla faixa de varia o de velocidade com uma tima regula o e precis o de velocidade Sendo um sistema espec fico e direcionado a aplica es dedicadas os motores de corrente cont nua s o dimensionados de forma a ter as suas caracter sticas definidas especialmente ao acionamento vindo com isto a acarretar em uma eleva o dos custos de produ o e ser considerado como uma m quina diferenciada onde na maior parte das situa es produzida sob encomenda O sistema de acionamento por corrente cont nua ainda um sistema largamente utilizado pois em muitas aplica es necess rio que se tenha uma tima precis o de velocidade at 0 01 principalmente nas aplica es de sincronismo entre v rios motores Para que isto possa ocorrer a maioria dos acionamentos CC s o realimentados isto possuem no motor CC um tacogerador acoplado ao seu eixo que fornece informa o da velocidade do motor com o intuito de melhorar a sua regula o de velocidade Outra caracter stica destes motores que possuem em sua maioria ventila o i
156. ativa logo a seguir A segunda condi o simula o caso de um desligamento acidental do motor em funcionamento normal por exemplo por falta de energia na rede permitindo se retornar o funcionamento logo ap s o restabelecimento da energia Como o aquecimento durante a partida depende da in rcia das partes girantes da carga acionada a norma estabelece os valores m ximos de in rcia da carga para os quais o motor deve ser capaz de cumprir as condi es acima os valores fixados para motores de II IV VI e VIII p los est o indicados na tabela 1 4 4 1 RE N mero de p los cot ncdiaNomini mm ww mv vm kgm 220 2810 400 8 790 49 70 137 0 281 0 13 20 74 80 206 0 423 0 Tabela 1 4 4 1 Momento de in rcia J Notas e Os valores s o dados em fun o de massa raio ao quadrado Eles foram calculados a partir da f rmula J 0 04x P x p Onde P pot ncia nominal em kW p n mero de pares de p los e Para valores intermedi rios de pot ncia nominal o momento de in rcia externo deve ser calculado pela f rmula da nota acima 61 WEG Transformando Energia em Solu es Para cargas com in rcias maior que o valor de refer ncia da tabela 1 4 4 1 o que pode ocorrer principalmente nas pot ncias maiores ou para determina o do n mero de partidas permitidas por hora dever ser consultada a nossa engenharia de aplica o indicando os seguintes dados da aplica o Pot ncia requerida pe
157. cabamento nitrocelulose TOP 1901 E TOP 2248E TOP 552E 1 9 5 VIBRA O A vibra o de uma m quina el trica est intimamente relacionada com sua montagem e por isso geralmente desej vel efetuar as medi es de vibra o nas condi es reais de instala o e funcionamento Contudo para permitir a avalia o do balanceamento e da vibra o de m quinas el tricas girantes necess rio efetuar tais medi es com a m quina desacoplada sob condi es de ensaio determinadas pelos itens abaixo de forma a permitir a reprodutividade dos ensaios e obten o de medidas compar veis 123 WEG Transformando Energia em Solu es 1 9 5 1 SUSPENS O LIVRE Esta condi o obtida pela suspens o da m quina por uma mola ou pela montagem desta m quina sobre um suporte el stico molas borrachas etc A deforma o da base el stica em fun o da rota o da m quina deve ser no m nimo igual aos valores da tabela 1 9 5 1 1 A massa efetiva do suporte el stico n o deve ser superior a 1 10 daquela da m quina a fim de reduzir a influ ncia a massa e dos momentos de in rcia das partes do suporte el stico sobre o n vel de vibra o medido Rota o nominal rpm Deforma o da base el stica mm 3600 1 0 90 E Tabela 1 9 5 1 1 1 9 5 2 CHAVETA Para o balanceamento a medi o da severidade de vibra o de m quinas com o rasgo de chaveta na ponta de eixo este rasgo deve ser preenchi
158. can ESSAS S Anda essi 90 1 7 4 2 Ambientes Contendo Poeiras ou Fibras eeessessssssseseoeeereesesssssssssssssrereeresssssssssseees 91 1 7 4 3 Locais em Que a Ventila o do Motor Prejudicada ies 91 LS Graus Ce PrE sis danse ds ns Des oo asian asas casaria ia Di DS 92 LS Codigo de Identiiic o sepais doadas as DESSE ERAS ita as aaa Sie DOS 92 Ls pos Ums de Prote Orn EE isa 93 2 Motores de Baixa TENS O ainic a E E EE E 93 1 7 5 2 2Tipos Usuais de Prote o para o Motor CC eeessssssssssssseseeerrrssssssssssssssseerereresssssss 94 1 7 5 3 Motores a Prova de Intemp ries Motores CA s ssssssssssseenesssssssssssssssssrererssssssssssssee 94 IJO Ventila o Motores CAs Ea aiaa a O EERE 95 KOE Sistema de Reinig irac aO eo aT E aO Ss 95 LLOTI Vennla o Aal seor E E E TEEN 96 FIOT 2Vonilacdo Mista ess EA EOE ea 97 1 7 6 1 3Ventila o Bilateral Sim trica nnenoeeeeeooeeeenenssssssssssssesetrrrersssssssssssseserreereessssss 101 ls Ventila o Motores CO raausosreinesnaii ando ado asgo e aen dar ed 105 1 7 9 Resistencia de AQUECIMENTO css nsannenanasies aca eNA nda so nnia ataca tio sa Cad Eren ase sinais 106 RAM Bios E SD ni 6 e PEDRA E RS E RR A A 107 1 8 Ambientes Perigosos sssessssocccscceccccccooccesooccccsscececececooccessocccessececeeceoccocssescccesececcecesessoss 108 1 8 1 reas de RISCO paessiicasen isiaiadican isaiineinsagodndGRUocEisUsiNia de Fada r does Cau tnit s davi
159. cas do moinho e do produto a ser processado mo do lavado etc pode se diminuir o tempo de processamento e com isso economizar energia 220 WEG Transformando Energia em Solu es Para dimensionar o inversor preciso saber Aplica o tipo de conjugado resistente Dados de placa do motor Inom gt Tens o de alimenta o Caracter sticas din micas acelera o e frenagem Faixa de velocidade velocidades de opera o m nima e m xima Sistema de acoplamento mentre o motor e a m quina se houver redutor qual o fator de redu o Sobrecargas na partida ou em opera o Ambiente temperatura altitude atomosfera Exerc cio 1 Uma esteira transportadora horizontal de uma empresa de minera o opera a uma altitude de 2000 m onde a temperatura ambiente de 35 C O motor acoplado esteira atrav s de correias com polias em V cuja rela o de redu o de 2 1 e o rendimento do acoplamento de 97 A faixa de varia o de velocidade de 250 rpm a 1150 rpm Em casos de emerg ncia onde a esteira deve partir totalmente carregada a mesma ir partir com o motor ligado diretamente rede O conjugado resistente de 300 Nm e a rede 440V trif sica 60Hz Determine o motor e o inversor recomendados Exerc cio 2 Utilizada em uma esta o de tratamento de efluentes uma bomba centr fuga necessita operar de de 250 rpm a 1780 rpm Considerando que o c
160. cdadeS erson aE EEE E ENEE EO a A 268 4 6 Aplica es de ServoacionamentoS ssssssocococececeeesesessssssosooooococeccesesesssssssssssseseseseeseo 269 7 WEG Transformando Energia em Solu es 6 8 RS oiro SEG AS pio 9 04 CAs AR ERR OD DA E aa 269 4 6 2 Entradas Digitais Anal gicas e Sa da Digitais Anal gicas errei 269 4 6 3 Controle por CNC ou CLP e Encoder Externo erre eecreeenda 270 4 6 4 Placa Posicionadora POS 01 e Encoder Externo eeeeseeneeeenesessssssessessseereserrrererreeeressreseee 270 4 6 5 Controle com CNC ou CLP e Encoder Externo Acoplado na M quina 21 4 6 6 Comunica o do Servoconversor com o C L P Controlador L gico Program vel 2 4 6 7 Comunica es dos Servoconversores com o C L P Controlador L gico Program vel 272 dI servoacionamento WEG qn ana tansinistiiaddo e aaiae 273 4 7 1 Caracter sticas dos ServOCONVEISOTeS sassuassaatssaaganaad asa iaapansas casadas aoaida daN COS Gadanaa Desa e naaaaniiad gie 273 d2 Autos tor GC O 6 esneari T a T 2d Ada Resistor de RCA CCN eessen Ee E SS a 278 4 7 4 Interface Homem M quina Remota IHM 4S Opcional eneeeeneeeneeesesessssssssssssssssssssss 219 4 7 5 Placa Posicionadora POS 01 Opcional n raras 280 4 7 5 1 Posicionador POS 01 j incorporado de f brica ao servoconversor SCA 04 282 4 7 5 2 Kit de posicionador POS 01 para trans
161. cionamento a carga constante e um per odo de repouso sendo tais per odos muitos curtos para que se atinja o equil brio t rmico figura 1 60 Dura o do ciclo Carga Perdas el tricas Temperatura Tempo Figura 1 60 Onde tp partida tn funcionamento em carga constante tr repouso Om x temperatura m xima atingida Da EI Fator de dura o do ciclo gt x 100 boto e Regime Intermitente Peri dico com frenagem el trica S5 A seq ncia de ciclos de regime id nticos cada qual consistindo de um per odo de partida um per odo de funcionamento a carga constante um per odo de frenagem el trica e um per odo de repouso sendo tais per odos muito curtos para que se atinja o equil brio t rmico figura 1 61 81 WEG Transformando Energia em Solu es Dura o do ciclo Carga Perdas el tricas Temperatura Tempo Figura 1 61 Onde tp partida tn funcionamento em carga constante tr frenagem el trica tr repouso Om x temperatura m xima atingida tp tty t ty t t t Fator de dura o do ciclo x100 f Regime de Funcionamento Cont nuo com Carga Intermitente S6 A seq ncia de ciclos de regime id nticos cada qual consistindo de um per odo de funcionamento a carga constante e de um per odo de funcionamento em vazio n o existindo per odo de repouso figura 1 62 Dura o do ciclo Carga Perdas e
162. com as condi es exigidas pela carga que podem ser e Varia o da resist ncia rot rica e Varia o da tens o do estator e Varia o de ambas simultaneamente Estas varia es s o conseguidas atrav s do aumento das perdas rot ricas o que limita a utiliza o desse sistema 1 5 3 1 VARIA O DA RESIST NCIA ROT RICA Utilizado em motores de an is Baseia se na seguinte equa o 3xR xI Pph Ss O E w XT w XT Onde pj2 perdas rot ricas W Do rota o s ncrona em rad s T torque ou conjugado do rotor R resist ncia rot rica ohms L corrente rot rica A 66 WEG Transformando Energia em Solu es A inser o de uma resist ncia externa no rotor faz com que o motor aumente o escorregamento s provocando a varia o de velocidade Na figura a seguir v se o efeito do aumento do Rs Figura 1 48 Curva de conjugado com varia o da resist ncia rot rica 1 5 3 2 VARIA O DA TENS O DO ESTATOR E um sistema pouco utilizado uma vez que tamb m gera perdas rot ricas e a faixa de varia o de velocidade pequena 1 5 4 VARIA O DA FREQU NCIA Ao se variar a frequ ncia da tens o do estator est se variando a velocidade do campo girante Com 1sso pode se variar a velocidade do rotor mantendo se constante o escorregamento da m quina e portanto as perdas podem ser otimizadas de acordo com as condi es da carga Ao se variar a frequ ncia de al
163. condensa o do ar mido As resist ncias de aquecimento aquecem o Interior do motor alguns graus acima do ambiente 5 100 quando o motor est desligado A tens o de alimenta o das resist ncias de aquecimento dever ser especificada pelo cliente sendo dispon veis em 110V 220V e 440V Dependendo da carca a ser o empregados os resistores de aquecimento conforme tabela 1 7 7 106 WEG Transformando Energia em Solu es E 6390 18 9 225 250 280 355 Tabela 1 7 7 Resist ncia de aquecimento 1 7 9 LIMITE DE RU DOS Os motores WEG atendem as normas NEMA IEC e NBR que especificam os limites m ximos de n vel de pot ncia sonora em decib is Os valores da tabela 1 7 8 est o conforme a NBR 7565 p 960 lt 1320 lt 1900 lt 2360 lt 3150 lt VACKER 6 pio el fiat di n lt 1320 n lt 1900 n lt 2360 n lt 3150 n lt 3750 Faixas de pot ncias nominais P Geradores de Motores N vel de pot ncia sonora corrente dB A Alternada Cont nuz k kva kW 1 1 lt P lt 2 2 1 5 lt P lt 3 0 2 2 lt P lt 5 5 30 lt P lt 7 5 5 5 lt P lt 11 7 5 lt P lt 15 E GN 77 78 79 81 81 84 82 86 81 82 83 85 85 86 86 91 85 86 86 90 89 93 93 95 88 90 901 93 93 97 97 96 91 94 93 97 96 100 97 100 94 98 96 100 99 102 101 102 95 94 96 100 98 102 101 104 103 104 EM 630 lt P lt 1100 860 lt P lt 1500
164. conjugado podem dividir se em tr s classes Conjugado Constante Nas m quinas deste tipo o conjugado permanece constante durante a varia o da velocidade e a pot ncia aumenta proporcionalmente com a velocidade conjugado requerido pela m quina R pot ncia requerida pela m quina r n Figura 1 113 Onde M conjugado resistente constante P pot ncia proporcional ao n mero de rota es n Conjugado Vari vel Encontram se casos de conjugado vari vel nas bombas nos ventiladores em que o conjugado varia com o quadrado da velocidade Figura 1 114 Onde M conjugado resistente proporcional ao n mero de rota es n P pot ncia proporcional ao n mero de rota es ao quadrado n 138 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 115 Onde M conjugado resistente proporcional ao n mero de rota es ao quadrado n P pot ncia proporcional ao n mero de rota es ao cubo n Pot ncia Constante As aplica es de pot ncia constante requerem uma pot ncia igual nominal para qualquer velocidade gt n Figura 1 116 Onde M conjugado resistente inversamente proporcional ao n mero de rota es n P pot ncia constante Para correta especifica o do motor s o necess rias as seguintes informa es na consulta Caracter sticas da rede de alimenta o a Tens o de alimenta o do motor e dos aquecedores internos quando necess
165. conselhamos consultar a WEG Ind strias Ltda Divis o M quinas 1 8 4 CLASSES DE TEMPERATURA A temperatura m xima na superf cie exposta do equipamento el trico deve ser sempre menor que a temperatura de igni o do g s ou vapor Os gases podem ser classificados para as classes de temperatura de acordo com sua temperatura de igni o por meio do qual a m xima temperatura de superf cie da respectiva classe deve ser menor que a temperatura dos gases correspondentes pera Temperatura Temperatura oca Classes de a mad Classes de o o ima de igni o dos gases temperatura PE temperatura ia e ou vapores superf cie superf cie 450 300 O TBA 4 4A 5 6 T T T 5 85 Classes de temperatura 200 35 1 1 TA 110 WEG Transformando Energia em Solu es 1 8 5 EQUIPAMENTOS PARA REAS DE RISCO Os ensaios e certifica o desses equipamentos ser o desenvolvidos pelo LABEX Laborat rio de Ensaio e Certifica o de Equipamentos El tricos com Prote o contra Explos o que foi inaugurado em 16 12 1986 e pertence ao conglomerado laboratorial do Centro de Pesquisas El tricas CEPEL da Eletrobr s Tipo de Simbologia Definic o rea de Norma ABNT ou prote o IEC ABNT aplica o IEC Capaz de suportar explos o interna sem permitir que se propague para o meio externo Medidas construtivas adicionais aplicadas a Seguran a equipamentos que em condi es normais de IEC 79 7 a
166. constru dos segundo este princ pio poderiam no m ximo obter um rendimento de 50 em rela o pot ncia consumida E Tesla apresentou em 1887 um pequeno prot tipo de motor de indu o bif sico com rotor em curto circuito Tamb m este motor apresentou rendimento insatisfat rio mas impressionou de tal modo a firma norte americana Westinghouse que esta lhe pagou um milh o de d lares pelo privil gio da patente al m de se comprometer ao pagamento de um d lar para cada HP que viesse a produzir no futuro O baixo rendimento deste motor inviabilizou economicamente sua produ o e tr s anos mais tarde as pesquisas foram abandonadas Foi o engenheiro eletricista Dobrowolsky da firma AEG de Berlim que persistindo na pesquisa do motor de corrente alternada entrou em 1889 com o pedido de patente de um motor trif sico com rotor de gaiola O motor apresentado tinha uma pot ncia de 80 watts um rendimento aproximado de 80 em rela o pot ncia consumida e um excelente conjugado de partida As vantagens do motor com rotor de gaiola em rela o ao de corrente cont nua eram marcantes constru o mais simples silencioso menor manuten o e alta seguran a em opera o Dobrowolsky desenvolveu em 1891 a primeira fabrica o em s rie de motores ass ncronos nas pot ncias de 0 4 a 7 5kW 10 WEG Transformando Energia em Solu es 1 2 NO ES FUNDAMENTAIS 1 2 1 MOTORES EL TRICOS hatmi 1 ra Rara TH dk da LTC DV
167. da ao motor permanece constante ao longo do tempo a determina o da pot ncia relativamente simples conhecidos o conjugado resistente da carga e a rota o de funcionamento tem se 2 Cxn k P 35 WEG Transformando Energia em Solu es importante ter em mente que a pot ncia solicitada ao motor definida pelas caracter sticas da carga isto independentemente da pot ncia nominal do motor A pot ncia transmitida carga pelo eixo do motor menor que a pot ncia absorvida da rede devido s perdas no motor Essas perdas podem ser classificadas em perdas joule no enrolamento estat rico perdas no cobre perdas joule no enrolamento ou gaiola rot rico perdas por atrito e ventila o perdas magn ticas no n cleo perdas no ferro A figura a seguir representa a distribui o destas perdas Figura 1 21 Distribui o da pot ncia e de perdas em m quinas ass ncronas Onde 1 Pot ncia aparente el trica da rede 1 2 3 4 2 Pot ncia aparente el trica do estator a ser transferida ao rotor E1 h E L 3 Perdas prim rias estator no ferro 4 Perdas prim rias estator no cobre 5 Pot ncia aparente el trica no rotor sE2 l2 gt perdas devido ao escorregamento 6 Pot ncia mec nica no eixo 1 s E5 b 7 Pot ncia el trica no rotor que pode ser recuper vel no caso do rotor estar ligado a uma rede externa por meio de an is 8 Perdas el
168. dade pr xima a do ar Assim eles n o s produzem altas indu es como dificultam a passagem de fluxo produzido por outras fontes facilitando o controle do fluxo resultante 4 2 4 5 ASPECTOS T RMICOS O calor uma forma de energia que no caso do motor el trico n o aproveitada para produzir trabalho mec nico O ponto de maior temperatura localiza se no interior da ranhura A norma NBR 7034 estabelece classes de isolamento que dependem do tipo de material isolante empregado e dos sistemas de isolamento Para cada classe estabelecido um limite de temperatura que o isolamento pode suportar sem que seja afetada sua vida til As classes s o as seguintes e Classe A gt 105 TC e Classe E gt 120 C e Classe B gt 130 C e Classe F gt 155 e Classe H D 180 LC A distribui o de temperatura para essas classes dada pela tabela 2 Os servomotores da Weg s o da classe H Classe de Isolamento B F__ H Eleva o de Temperatura 80 105 125 Tabela 2 Classe de Isolamento Para uma adequada prote o dos motores utilizam se sensores t rmicos inseridos nas cabe as das bobinas Os mais comumente utilizados s o termistores termoresistores termostatos e protetores t rmicos Se a temperatura do enrolamento ultrapassar um valor pr ajustado os 257 WEG Transformando Energia em Solu es sensores enviam sinais ao circuito de comando e ent o ou se desliga o motor ou acionam se al
169. dade utilizada para o conjugado no Sistema Internacional de Unidades SI o Newton metro N m 15 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 6 Exemplo Deseja se levantar um peso por um processo semelhante ao usado em po os onde a for a F que preciso aplicar manivela depende do comprimento da manivela Quanto maior for a manivela menor ser a for a necess ria para suspender o balde Se o balde pesa 20N e o di metro do tambor 0 20m a corda transmitir uma for a de 20N na superf cie do tambor isto a 0 10m do centro do eixo Para contrabalan ar esta for a precisam de 10N na manivela se o comprimento for de 0 20m se Z for o dobro isto 0 40m a for a F ser a metade ou seja 5N Neste caso o conjugado ser C F x4 20N x0 10m 10N x 0 20m 5N x 0 40m C 2 0N m 1 2 2 2 ENERGIA E POT NCIA MEC NICA Ed A pot ncia mede a rapidez com que a energia aplicada ou consumida Como no exemplo anterior a energia gasta ou o trabalho realizado para trazer o balde do fundo at a superf cie sempre a mesma por m a pot ncia exprime a rapidez com que esta energia aplic vel para erguer o balde at a boca ou seja a pot ncia a energia ou trabalho total realizado dividido pelo tempo total para realiz lo A unidade utilizada para a pot ncia mec nica no SI o Watt W por m a unidade mais usual para a pot ncia mec nica o c v cavalo vapor equivalente a 736W
170. das h lices s o usados discos aletados que s o alojados em uma caixa fechada montada sobre dois eixos independentes Dentro desta caixa colocado leo at um n vel determinado a Discos de transmiss o b Coroa com a sua abertura central co Colher articulada d Sensor com o seu diafragma ei Mola de regulagem 1 Bot o de regulagem g Tanque de capta o de leo hj Intercambio de calor i Furo de alimenta o do leo Eixo do motor de RPM constante k Eixo de RPM vari vel i Furo de sa da do leo mi Term metro de controls n Corpo o Tampa de montagem e inspe o E GO D 00 Figura 3 5 Sistema de varia o por variador hidr ulico 168 WEG Transformando Energia em Solu es de Velocidade E 3 2 3 VARIADORES ELETROMAGN TICOS 3 2 3 1 EMBREAGENS ELETROMAGN TICAS Com os variadores eletromagn ticos mudou se o conceito de varia o exclusivamente mec nica para varia o eletromec nica propriamente dita atrav s de t cnicas baseadas nos princ pios f sicos das correntes de Foucault utilizando um sistema de discos acoplados a bobinas que podem ter o seu campo magn tico vari vel variando se assim o torque e tamb m a velocidade na sa da do variador Algumas limita es devem ser observadas para a aplica o deste equipamento e A rota o m xima de sa da sempre a nominal do motor nunca al m desta e Aqui tamb m o motor sempre estar girando na rota o nom
171. de ambientes menos exigentes 1 7 5 2 2 TIPOS USUAIS DE PROTE O PARA O MOTOR CC Embora os algarismos indicativos de graus de prote o possam ser combinados de muitas maneiras somente alguns tipos de prote o s o empregados nos casos normais para os motores CC S o eles IP21 IP22 IP23 e IP44 Os tr s primeiros s o motores abertos e o ltimo motor totalmente fechado Para aplica es especiais mais rigorosas s o comuns tamb m os graus de prote o IP54 ambientes muito empoeirados e IP55 casos em que os equipamentos s o lavados periodicamente com mangueiras como em f bricas de papel Assim por exemplo um motor IP44 substitui com vantagem os IP12 IP22 e IP23 apresentando maior seguran a contra exposi o acidental a poeira e gua Isto permite padroniza o da produ o em um nico tipo que atenda a todos os casos com vantagem adicional para o comprador nos casos de ambientes menos exigentes 1 7 5 3 MOTORES A PROVA DE INTEMP RIES MOTORES CA Como visto anteriormente a letra W colocada entre as letras IP e os algarismos indicativos do grau de prote o indica que o motor protegido contra intemp ries Exemplo IP W 55 significa motor com grau de prote o IP55 quanto a penetra o de poeiras e gua sendo al m disso protegido contra intemp ries chuva maresia etc tamb m chamados motores de uso naval Ambientes agressivos exigem que os equipamentos que neles trabalham sejam perfeita
172. de do conjugado C e da velocidade de rota o n As rela es s o P cv C kgf m n rpm 716 C N m n rpm 7024 13 P kw C kgfim n rpm 974 C N m n rpm 9555 14 Inversamente C kgfm P cv 716 n rpm P kw 974 n rpm 15 C N m P cv 7024 n rpm P kw 9555 n rpm 16 262 WEG Transformando Energia em Solu es 4 5 4 VARIA O E CONTROLE DE VELOCIDADE Geralmente s o utilizados trens de engrenagens em servoacionamentos para reduzir a velocidade e amplificar o torque ou para obter a transfer ncia de pot ncia mais eficiente ajustando o elemento acionador a uma determinada carga A velocidade de rota o da carga q acionada pela polia movida pode ser diferente da velocidade de rota o do motor que a mesma velocidade da polia motora w A velocidade linear da correia a mesma em qualquer ponto do conjunto com isto tem se v Vi V2 17 que implica na seguinte igualdade r ri amp r 18 Onde r o raio da polia acoplada ao motor m r2 o raio da polia acoplada a carga m Devido ao atrito entre a correia e as polias o rendimento dos acoplamento n o chega a 100 mas quase sempre superior a 95 E importante observar que a pot ncia mec nica transmitida Pmec w praticamente a mesma da polia movida Pmecz w Assim tem se Pmec C 0 e Pmecz C2 0 19 Desprezando as perdas vem C C2 r r2 i 20 Onde C
173. de embalagens Ajustes de fusos para prepara o de espessura de um produto Rob s Misturadores Mesas rotativas 4 4 SERVOCONVERSOR a parte eletr nica que recebe a energia el trica da rede ou de uma fonte e fornece esta energia de uma forma controlada ao servoconversor de acordo com um sinal de refer ncia de velocidade proveniente do controlador de posi o Os tipos dos servoconversores s o extremamente variados em fun o do tipo do servomotor a ser acionado e da tecnologia eletr nica empregada Mas de uma forma gen rica todos os servoconversores para m quinas ferramenta CNC operam em quatro quadrantes controlam a corrente nominal a din mica a velocidade do servomotor permitem o controle PI ou PID da malha de velocidade e realizam a supervis o do servoacionamento 261 WEG Transformando Energia em Solu es Weg 4 5 CONCEITOS B SICOS 4 5 1 CONJUGADO Tamb m chamado de torque momento ou bin rio a medida do esfor o necess rio para girar um eixo C Px ou C For 10 V m dm 60 11 Onde C o conjugado N m F a for a N x a dist ncia m r o raio da polia m v a velocidade angular m s d o di metro da pe a m n a velocidade rpm 4 5 2 POT NCIA P kw 0 756 P cv ou P cv 1 359 P kw 12 4 5 3 RELA O ENTRE CONJUGADO E POT NCIA Quando a energia mec nica aplicada sob a forma de movimento rotativo a pot ncia desenvolvida depen
174. de um jogo de polias engrenagens vari veis embora devam ser considerados alguns limites descritos a seguir Com o motor ligado diretamente rede el trica independente da rota o desejada na sa da o motor sempre estar girando na sua rota o e frequ ncia nominal e ainda o que mais cr tico sempre consumindo pot ncia nominal havendo portanto desperd cio de energia el trica N o permitem controle remoto comando dist ncia exceto em casos com servoacionamentos Para se fazer a varia o de rota o somente com um comando local no equipamento que se consegue alterar a rela o de redu es e consequentemente a rota o de sa da do equipamento mecanicamente O rendimento do conjunto por sua vez muito baixo o que tamb m desperdi a energia el trica S o equipamentos limitados a baixas e m dias pot ncias pois as engrenagens n o suportam pot ncias elevadas 166 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 3 4 Sistema de varia o por moto redutores 3 2 1 5 VARIADORES P I V Este m todo permite varia o cont nua de velocidade Os P I V s s o dispositivos mec nicos de grande aplica o no controle de velocidade principalmente em m quinas t xteis S o mecanismos que utilizam duas polias em V capazes de aumentar ou diminuir seus di metros de trabalho por a o de parafusos As duas polias em V s o ligadas entre si por uma correia de borracha e lona com dentes de fibra madeira
175. desta POTENCIA A f Figura 3 29 Curva caracter stica da pot ncia de sa da do conversor A figura a seguir mostra o comportamento conjugado x velocidade idealizado da m quina ass ncrona em todos os quadrantes de acionamento Com a varia o da freq ncia obt m se um deslocamento paralelo da curva caracter stica conjugado x velocidade em rela o curva caracter stica para freq ncia nominal 50 ou 60 Hz SENTIDO ANTI HORARIO SENTIDO HORARIO re ru PT sm LA ENFRAQ DO CAMPO FLUXO CONSTANTE ENFRAQ DO CAMPO I MOTOR Il GERADOR Figura 3 30 Curva caracter stica conjugado x velocidade em todos quadrantes de acionamento 189 WEG Transformando Energia em Solu es Ou tamb m de uma forma mais simplificada CONJUGADO sos A Es A Sua e pue Es cy E Es 2y es E d A qu e ROTACAO Figura 3 31 Exemplo de curva de conjugado com tens o proporcional a frequ ncia Teoricamente existem duas faixas de atua o uma com o fluxo constante at a frequ ncia nominal e outra com enfraquecimento de campo correspondente quela acima da frequ ncia nominal ou seja e f 0OHzat fiom U f constante fluxo constante e f maior
176. dezas que resultam no conjugado motor ou seja a corrente de armadura e corrente de campo podem ser controladas no motor ass ncrono apenas a corrente do estator acess vel A corrente de magnetiza o e a corrente do rotor podem ser determinadas apenas indiretamente Entretanto altas performances de acionamentos CA podem ser tamb m alcan adas quando por processos de decomposi o vetorial a corrente do estator dividida em duas componentes uma componente de fluxo e outra de torque onde ambas s o controladas independentemente de forma an loga aos acionamentos com motores CC de excita o independente 3 3 3 5 CONSTITUI O B SICA DO CONTROLADOR ELETR NICO Os controladores eletr nicos dos conversores de frequ ncia na atualidade s o constitu dos basicamente de controladores l gicos digitais que executam todas as fun es operacionais do conversor como gera o dos pulsos de disparo dos transistores monitora o e prote o dos componentes de pot ncia Interpreta o dos comandos implementa o das fun es 196 WEG Transformando Energia em Solu es especiais de controle etc De uma forma gen rica o controlador pode ser basicamente dividido nas seguintes partes e Microcontrolador CPU e Mem rias EPROM EEPROM RAM e Sistema de entrada e sa da de dados Cada parte do controlador tem uma fun o espec fica ao qual veremos a seguir Microcontrolador O microcontrolador ou unidade c
177. do com meia chaveta recortada de maneira a preench lo at a linha divis ria entre o eixo e o elemento a ser acoplado Nota uma chaveta retangular de comprimento id ntico ao da chaveta utilizada na m quina em funcionamento normal e meia altura normal que deve ser centrada no rasgo de chaveta a ser utilizado s o aceit veis como pr ticas alternativas 1 9 5 3 PONTOS DE MEDI O As medi es da severidade de vibra o devem ser efetuadas sobre os mancais na proximidade do eixo em tr s dire es perpendiculares com a m quina funcionando na posi o que ocupa sob condi es normais com eixo horizontal ou vertical A localiza o dos pontos de medi o e as dire es a que se referem os n veis da severidade de vibra o est o indicadas na figura 1 90 124 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 1 90 Pontos de medi o de vibra o A tabela 1 9 5 3 1 indica valores admiss veis para a m xima velocidade de vibra o para as carca as IEC 56 a 400 para balanceamento normal reduzido e especial M ximo valor eficaz da velocidade de vibra o para Velocidade Bacai a altura H do eixo Rpm 56 a 132 160 a 225 250 a 400 da m quina mm s mm s N 600 a 1800 1 8 1 8 normal 1800 a 3600 1 8 2 8 R 600 a 1800 0 71 1 12 S 600 a 1800 0 45 0 71 Tabela 1 9 5 3 1 Limites recomendados para severidade de vibra o conforme NBR 11390 e IEC 34 14 Notas e Para valores de pico multiplicar
178. do corpo em kem C conjugado acelerador em Nm W velocidade angular em rad s A velocidade angular pode ser calculada por w 27 n 2 7 2 3 Para o caso em que o motor deve acionar uma carga tem se J Jm Je 2 7 2 4 Onde J in rcia total referida ao eixo do motor 2 4 2 O conjugado acelerador pode ser substitu do sem perda de precis o pelo conjugado acelerador m dio dado por CAM D Came Com d 2 12 93 Onde Cm a R X Com d O gr fico da figura 2 12 mostra o conjugado acelerador m dio Conjugado Rota o Figura 2 12 Conjugado acelerador m dio 160 WEG Transformando Energia em Solu es Substituindo 2 7 2 3 2 7 2 4 e 2 7 2 5 em 2 7 2 2 tem se Concordo dA pax 2 1 2 6 Portanto dt om te in 21 21 mm d rm d Integrando tem se t f eag RA as A f dn 0 Co Ga 0 t 27nX Inte 2 1 2 8 mm d em 2 7 3 POT NCIA DIN MICA OU DE ACELERA O O tempo de acelera o sempre deve ser menor que o tempo de rotor bloqueado do motor A pot ncia din mica a pot ncia necess ria para acelerar a carga at a rota o nominal em um intervalo de tempo menor que o tempo de rotor bloqueado Esta pot ncia na medida do poss vel deve ser igual pot ncia nominal do motor Por m dependendo das caracter sticas da carga In rcia e conjugado a pot ncia din mica pode assumir valores bem maiores que a pot ncia nominal Nestes casos dever ser fe
179. do por P FP Vies x I ief Onde FP Fator de pot ncia P Pot ncia m dia de entrada do circuito Vier Valor eficaz da tens o senoidal de entrada Les Valor eficaz da corrente total de entrada Devido a corrente de entrada possuir harm nicas temos li t Ti t gt Ti t Sendo l t Corrente total de entrada 207 WEG Transformando Energia em Solu es Him t Somat rio das harm nicas de corrente n Ordem da harm nica de corrente 5 2 s 2 E 2 ly la E 2 ig Como a transfer ncia de pot ncia ativa ocorre para harm nicas de tens o e corrente da mesma ordem a pot ncia m dia de entrada ser definida por P V Rd ief ef COS Onde loet Valor eficaz da componente fundamental da corrente de carga o Angulo de deslocamento entre a tens o e a componente fundamental da corrente de entrada Portanto substituindo 4 e 3 em 1 tem se FP DN cosq A liier ines ou FP E cos 2 4 iae 2 liie Definindo se taxa de distor o harm nica TDH ropy Viim i ief Obt m se l FP cosvarphi VI TDH Dessa forma para se ter fator de pot ncia unit rio necess rio e Deslocamento nulo entre tens o de entrada e a fundamental da corrente de entrada cosq 1 e Aus ncia de harm nicas de corrente Portanto se a forma de onda da corrente de entrada apresentar harm nicas corrente n o senoidal o fator de pot ncia deixar
180. do que fnom U f enfraquecimento de campo Entretanto na realidade para que essas duas faixas possam ser poss veis h necessidade de se considerar os seguintes fatores 1 Se um motor autoventilado trabalha com velocidade menor do que a nominal ter sua capacidade de refrigera o diminu da 2 A corrente de sa da dos conversores apresenta uma forma n o perfeitamente senoidal o que implica em harm nicas de ordem superior que provocam um aumento de perdas no motor Devido a isso em caso de cargas com caracter stica de conjugado constante para maiores detalhes vide item cap tulo V necess rio reduzir se o conjugado e pot ncias admiss veis no motor Aconselha se normalmente seguir a seguinte curva 190 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 3 32 Curva de conjugado x frequ ncia para uso de motor com conversor de freqi ncia 3 3 3 2 CONTROLE ESCALAR Entende se por controle escalar o sistema de controle de velocidade feito por conversores de frequ ncia convencionais onde necess ria apenas a varia o de velocidade em aplica es normais e que n o requerem elevadas din micas e precis es nem controle de torque corrente O circuito de pot ncia do conversor igual para os dois sistemas escalar ou vetorial conforme visto anteriormente sendo que o que difere entre os dois a forma com que executado o controle de velocidade do motor Em um sistema com controle escalar poss
181. dores eletromagn ticos Variadores eletroeletr nicos 3 2 1 VARIADORES MEC NICOS Os primeiros sistemas que foram utilizados para se obter uma velocidade diferente das velocidades que eram poss veis utilizando motores de indu o foram os sistemas mec nicos pois s o os de maior simplicidade de constru o envolvendo um baixo custo e que atendem at hoje a alguns processos onde n o s o necess rias varia es de velocidade ou que possuem uma varia o pequena condicionada a certos limites mec nicos e el tricos do equipamento respons vel pela varia o de velocidade Com o aumento da necessidade de varia o de velocidade em v rios processos mais complexos que exigem uma larga faixa de varia o precis o na velocidade ajustada caracter sticas de partida e parada do processo controladas e outras caracter sticas foram sendo desenvolvidos v rios m todos os quais relacionaremos adiante 3 2 1 1 POLIAS FIXAS Este m todo permite varia o discreta de velocidade Este sistema de acoplamento utilizado onde h necessidade de uma redu o ou amplia o de velocidade por m sempre fixas sem a possibilidade de uma varia o cont nua de rota o Uma vez definida uma rota o de opera o e havendo a necessidade de uma nova rota o logo ap s a m quina deve ser desligada para que seja poss vel realizar a troca das polias com uma nova rela o de redu o e assim conseguir a nova rota o desejada O Inconv
182. dos bem mais amplo limitado apenas pelo espa o de 2 Kbytes de mem ria de programa do usu rio Exemplo de Trajet ria com Utiliza o da Placa POS 01 posicionamento 1 t at t Velocidade LUA MESES ENE EEA PEN EA TIEA RPPN P ER E E posicionamento 3 ts x tia tio t p Tempo tiz j e PR A posicionamento 2 t at t Figura 35 Perfil de Deslocamento 281 WEG Transformando Energia em Solu es Especifica es T cnicas Entradas Sa das Quantidades Descri es Entradas digitais O Bo 24 Vcc Sa das a rel 125 Vca 0 5 A ou 250 Vca 0 25 A Sa das transistorizadas 24 Vcc 250 mA Sa da anal gica 10 V 11 bits a 15 V Tabela 12 Especifica o T cnica da POS 01 4 7 5 1 POSICIONADOR POS 01 J INCORPORADO DE F BRICA AO SERVOCONVERSOR SCA 04 Especifica es C digo 417110041 417110043 SCA 04 8 16 POS 01 H2 8 220trif sica Tabela 13 Especifica o dos C digos para POS 01 4 7 5 2 KIT DE POSICIONADOR POS 01 PARA TRANSFORMAR O SCA 04 EM SCA 04 POS 01 Especifica es Descri o POS 01 p SCA 04 4 8 Cart o POS 01 Tampa A i 01 POS 01 p SCA 04 8 16 Cart o POS 01 Tampa 417110024 POS 01 p SCA 04 24 48 Cart o POS 01 Tampa Tabela 14 Especifica o dos C digos para o Kit POS 01 4 7 6 WEG LADDER PROGRAMMER WLP 01 OPCIONAL Caracter sticas T cnicas Ambien
183. dos tiristores bastando remover a corrente de base dos transistores Para formar um sistema de tens es trif sicas com um conversor os transistores s o chaveados com sinais gerados externamente por um microcontrolador digital numa seq ncia pr estabelecida gerando uma forma de onda retangular ou escalonada de um sistema trif sico nos terminais de sa da CA Aumentando se ou diminuindo se a taxa de varia o do chaveamento pode se alterar a frequ ncia do sistema trif sico gerado inclusive aumentando a frequ ncia acima do valor da rede uma vez que a convers o CC desacopla a sa da da entrada Maiores detalhes vide anexo I O circuito de controle respons vel pela gera o dos pulsos de disparo dos transistores monitora o e prote o dos componentes da pot ncia interpreta o dos comandos prote o e seguran a Comparados com tiristores os transistores podem chavear muito mais rapidamente Portanto possuem uma vasta rea de aplica o em Inversores de alta frequ ncia que empregam modula o por largura de pulsos A maior desvantagem que os transistores necessitam de corrente cont nua na base durante o estado de condu o mas o custo do circuito necess rio para tal compensado pela dispensa de elementos de comuta o A figura a seguir mostra os 187 WEG Transformando Energia em Solu es Velocidade componentes de pot ncia do circuito inversor b sicos para um inversor trif sico com diodos de c
184. e 2 ou mais servoconversores 295 WEG Transformando Energia em Solu es
185. e CC da cascata enquanto a tens o rot rica proporcional ao escorregamento do motor 4 Portanto os valores da cascata dependem do torque requerido com refer ncia corrente e da faixa de controle do acionamento com refer ncia tens o 5 Para reduzir os valores nominais do acionamento muitas vezes os mesmos s o partidos com o uso de resistores para converter a pot ncia do escorregamento em calor durante o processo de partida Depois atingido 75 a 100 da velocidade nominal o sistema conversor conectado aos enrolamentos do rotor 6 Outro aspecto importante o fato de que principalmente no caso de bombas e ventiladores aonde a faixa de controle est muitas vezes limitada de 70 a 100 da rota o nominal o equipamento de controle necessita somente ser dimensionado 176 WEG Transformando Energia em Solu es para aquela parte da pot ncia do motor que ser devolvida rede o que representa uma apreci vel redu o no custo do mesmo 7 Temos como faixas de aplica o t picas a pot ncia de 500 a 20000 kW velocidades entre 500 a 3000 rpm opera o em 1 quadrante sem frenagem faixa t pica de regula o de 1 2 e fator de pot ncia entre 0 7 e 0 85 nominal do motor A seguir temos uma configura o variante de cascata sub s ncrona com o uso de transformador com tap s para redu o dos valores nominais do conversor tamb m chamado de SISTEMA SCHERBIUS Este sistema utilizado predominantement
186. e H As normas de motores portanto estabelecem um m ximo para a temperatura ambiente e especificam uma eleva o de temperatura m xima para cada classe de isolamento Deste modo fica indiretamente limitada a temperatura do ponto mais quente do motor Os valores num ricos e a composi o da temperatura admiss vel do ponto mais quente s o indicados na tabela 1 6 1 5 1 O oeae O afee resist ncia Diferen a entre o ponto mais quente e a oC 5 5 10 10 15 temperatura m dia Total temperatura do ponto mais quente Tabela 1 6 1 5 1 Composi o da temperatura em fun o da classe de isolamento Para motores de constru o naval dever o ser obedecidos todos os detalhes particulares de cada entidade classificadora M xima sobreeleva o de temperatura permitida por classe de isolamento At em C m todo de varia o de resist ncia M xima temperatura ambiente C t Entidades classificadoras para uso naval Germanischer Lloyd American Bureau of Shippin Norske V ritas 45 5 6 7 Lloyds Register of Shippin RINa TA TET Tabela 1 6 1 5 2 74 WEG Transformando Energia em Solu es 1 6 2 PROTE O T RMICA DE MOTORES EL TRICOS A prote o t rmica efetuada por meio de termo resist ncias resist ncia calibrada termistores termostatos ou protetores t rmicos Os tipos de detetores a serem utilizados s o determinados em fun o da classe de temperatura do isolamento
187. e considerando a temperatura ambiente no seu valor m ximo Este tempo um par metro que depende do projeto da m quina Encontra se normalmente no cat logo ou na folha de dados do fabricante A tabela 2 7 1 mostra os valores limites da temperatura de rotor bloqueado de acordo com as normas NEMA e IEC CLASSE T RMICA NEM mm MEL 12 53 Eo i eae Tabela 2 7 1 Temperatura limite de rotor bloqueado Para partidas com tens o reduzida o tempo de rotor bloqueado pode ser corrigido como segue U 2 t 1 X 7 2 7 1 U Onde tr Tempo de rotor bloqueado com tens o reduzida tb Tempo de rotor bloqueado tens o nominal U Tens o nominal U Tens o reduzida 2 7 1 TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO EM RELA O A CLASSE ISOLANTE Os tempos de rotor bloqueado apresentados em cat logos est o referenciados ao isolante classe B Ao trocar se o isolante para uma classe superior pode se aumentar o tempo de rotor bloqueado t da seguinte maneira Tae Time A Tyoror Lo A k A j Onde k 5 52 X 10 p h TM x Temperatura m xima da classe para curta dura o picos de temperatura T Eleva o de temperatura do motor MOTOR 158 WEG Transformando Energia em Solu es pin Rela o da corrente de partida J Densidade de corrente do motor TAMB Temperatura ambiente A tab
188. e maior do que 1000m acima do n vel do mar deve se considerar os seguintes fatores de redu o 3 4 2 3 OPERA O EM AMBIENTES COM TEMPERATURA ELEVADA A redu o da pot ncia corrente nominal do conversor de fregii ncia devido eleva o da temperatura ambiente acima de 40 C e limitada a 50 C dada pela rela o e gr fico a seguir Fator de redu o 2 C 90 REDUCAO FATOR DE 80 25 50 5 40 45 50 TEMPERATURA C Figura 3 38 Curva de redu o de pot ncia nominal em fun o do aumento da temperatura 204 WEG Transformando Energia em Solu es 3 4 2 4 OPERA O EM REGI ES DE ALTITUDE ELEVADA Conversores funcionando em altitudes acima de 1000 m apresentam problemas de aquecimento causado pela rarefa o do ar e consequentemente diminui o do seu poder de arrefecimento A insuficiente troca de calor entre o conversor e o ar circundante leva a exig ncia de redu o de perdas o que significa tamb m redu o de pot ncia Os conversores tem aquecimento diretamente proporcional s perdas e estas variam aproximadamente numa raz o quadr tica com a pot ncia Segundo a norma NBR 7094 os limites de eleva o de temperatura dever o ser reduzidos de 1 para cada 100 m de altitude acima de 1000 m A redu o da pot ncia corrente nominal do conversor de fregii ncia devido eleva o da altitude acim
189. e para m dias e altas pot ncias onde os motores podem ser conectados diretamente redes de alta tens o de 2 3 kV a 13 8 kV e em faixas de controle de velocidade pequenas pr ximas da velocidade nominal principalmente em Bombas Ventiladores Exaustores e Compressores E TIFICADOR ERSO P T Figura 3 15 Cascata sub s ncrona com autotransformador 3 2 4 3 ACIONAMENTO COM MOTOR ASS NCRONO DE ROTOR GAIOLA Os sistemas de varia o de velocidade em motores ass ncronos podem ser divididos em dois grupos varia o discreta ou varia o cont nua Para um motor ass ncrono a varia o discreta pode ser feita atrav s da varia o do n mero de p los e a varia o cont nua feita pela varia o de fregii ncia tens o ou escorregamento Para os motores ass ncronos a rela o entre velocidade frequ ncia n mero de p los e escorregamento expressa por e 120 f 1 s 2p Onde n Rota o em rpm f Freq ncia Hz p N mero de pares de p los s Escorregamento Analisando a f rmula podemos ver que para variar a velocidade de um motor ass ncrono podemos atuar nos seguintes par metros 177 WEG Transformando Energia em Solu es a p N mero de pares de p los varia o discreta b s Escorregamento varia o cont nua c f Fregi ncia da tens o de alimenta o varia o cont nua 3 2 4 3 1 VARIA O DO N MERO DE P LOS Existem tr s
190. e uma redu o de 2 1 entre o motor e o torno A rede 380V trif sica 60 Hz 3 6 ANEXOS INVERSORES 3 6 1 ANEXO I MODULA O POR LARGURA DE PULSOS PWM PULSE WIDTH MODULATION Com este m todo os transistores de pot ncia s o acionados e desligados v rias vezes de modo que o valor m dio da tens o de sa da constante seja variada Como mostra a forma de onda da figura a a seguir os transistores do circuito inversor s o ligados e desligados de tal maneira que produzem pulsos de igual largura e com a parte de tens o de alimenta o fixa igual ao valor da tens o do circuito intermedi rio de valor E Uma melhora na forma de onda em fun o da diminui o da quantidade de harm nicos pode ser obtida variando se a rela o entre os per odos ligado e desligado como mostra a figura b a SEN OIDE FUNDAMENTAL RR e JUUT Figura 3 46 a Inversor controlado para fornecer uma forma de onda de tens o recortada b Inversor controlado para fornecer uma forma de onda de tens o modulada por largura de pulsos Essa forma de controle conhecida como modula o por largura de pulsos PWM que possui harm nicas de ordem muito me
191. ecess rio para este tipo de conversor a caracter stica de se manter a rela o U f constante para se manter o fluxo de magnetiza o constante e consequentemente o torque dispon vel no motor igual ao nominal para qualquer rota o conforme visto anteriormente temos que a tens o deve variar proporcionalmente com rela o a frequ ncia 184 WEG Transformando Energia em Solu es Nos sistemas com tens o imposta existem v rias formas de se obter esta rela o U f tens o frequ ncia proporcional Entre elas temos 3 3 2 2 2 1 TENS O NO CIRCUITO INTERMEDI RIO VARI VEL Neste sistema o retificador de entrada composto por tiristores que s o controlados de forma a fornecer uma tens o no circuito intermedi rio vari vel em fun o da frequ ncia de sa da fornecida ao motor fregii ncia esta que determinada atrav s da ponte de tiristores que comutam liga desliga em uma seq ncia controlada de forma a se obter na sa da um sistema trif sico com uma forma de onda de tens o conforme descrito abaixo Com este sistema poss vel tamb m utilizar se uma ponte retificadora controlada na entrada com tiristores ligados em antiparalelo podendo se obter frenagem regenerativa com este conversor Ud VARIAVEL REDE Ud VARIAVEL Figura 3 22 a Retificador controlado direto b Retificador controlado antiparalelo UdN 2 m l l Ja
192. ectivas correntes ser o defasados no tempo tamb m de 120 entre si e podem ser representados por um gr fico igual ao da figura 1 13 O campo total H resultante a cada Instante ser igual soma gr fica dos tr s campos H H2 e H naquele Instante H Ha Ha H Soma E im gt Gr fica H H dd K bj a H fg Ho Sy 1 H 1 2 3 4 15 6 H H Eesultante hiana Ou a at a g H Figura 1 19 Soma gr fica dos campos para seis instantes sucessivos H No instante 1 a figura 1 13 mostra que o campo H m ximo e os campos H e H3 s o negativos e de mesmo valor iguais a 0 5 Os tr s campos s o representados na figura 1 19 1 parte superior levando em conta que o campo negativo representado por uma seta de sentido oposto ao que seria normal o campo resultante soma gr fica mostrado na parte inferior da figura 1 19 tendo a mesma dire o do enrolamento da fase 1 Repetindo a constru o para os pontos 2 3 4 5 e 6 da figura 1 13 observa se que o campo resultante H tem intensidade constante por m sua dire o vai girando completando uma volta no fim de um ciclo Assim quando um enrolamento trif sico alimentado por correntes trif sicas cria se um campo girante como se houvesse um nico par de p los girantes de intensidade constante Este campo girante criado pelo enrolamento trif sico do estator induz tens es nas barras do rotor linhas de fluxo cortam a
193. efine a efici ncia com que feita esta transforma o Chamado pot ncia til Pu a pot ncia mec nica dispon vel no eixo e pot ncia absorvida Pa a pot ncia el trica que o motor retira da rede o rendimento ser a rela o entre as duas ou seja 100 ECO 40 1 2210 Pa W E V3U I cosq V3U I cosq iu a x 0 1 2 2 10 1 IMPORT NCIA DO RENDIMENTO importante que o motor tenha um rendimento alto por dois motivos e Primeiro porque um rendimento alto significa perdas baixas e portanto um menor aquecimento do motor e Segundo porque quanto maior o rendimento menor a pot ncia absorvida da linha e portanto menor o custo da energia el trica paga nas contas mensais O rendimento varia com a carga do motor Os cat logos dos motores WEG indicam os valores t picos do rendimento em fun o da carga Estes valores s o representados genericamente na figura 1 10 E x 100 Pn Figura 1 10 Curvas caracter sticas t picas de motores de indu o trif sicos 23 WEG Transformando Energia em Solu es Onde I corrente ha corrente nominal P pot ncia Pi pot ncia nominal rpm rota o rpms rota o s ncrona n rendimento cos q fator de pot ncia 1 2 2 11 RELA O ENTRE UNIDADES DE POT NCIA P kW 0 736 P c v P cv 1 359 P kW 1 2 2 12 RELA O ENTRE CONJUGADO E POT NCIA Quando a energia mec nica aplicada sob a forma de movimento
194. ela 2 7 1 apresenta os valores limites para Tm x e ATm x para cada classe de isolante utilizada Pode se notar que o tempo de rotor bloqueado inversamente proporcional a 2 2 dp lp ouJ ps Exemplos Classe F em rela o a classe B 210 40 80 t O Ke A 1 3846 tewm 185 40 80 65 k Portanto te 1 3846 tro r Classe H em rela o a classe B 235 40 80 t UP S gt tom 185 40 80 65 k Portanto tea 1 7092 tb Classe H em rela o a classe F 235 40 80 t sm k 11278 teas 210 40 80 90 k Portanto taa 1 2778 tbP 2 7 2 TEMPO DE ACELERA O Tempo de acelera o o tempo que o motor leva para acionar a carga desde a rota o zero at a rota o nominal O tempo de acelera o permite verificar se o motor consegue acionar a carga dentro das condi es exigidas pela estabilidade t rmica do material isolante O tempo de acelera o tamb m um par metro til para dimensionar o equipamento de partida e o sistema de prote o O ideal seria que o tempo de acelera o fosse bem menor que o tempo de rotor bloqueado Quando n o pode ser muito menor pelo menos deve obedecer a rela o abaixo 159 WEG Transformando Energia em Solu es ta lt t X 0 8 2 7 2 1 Onde t tempo m ximo de rotor bloqueado Para um movimento de rota o v lida a rela o pass Er dt Onde J momento de in rcia
195. emperatura ambiente T em C e da altitude H em m Exemplo Um motor de 100cv isolamento B para trabalhar num local com altitude de 2000m e a temperatura ambiente de 55 C da tabela 1 7 3 1 4 0 70 logo P 0 70xP O motor poder fornecer apenas 70 de sua pot ncia nominal 1 7 4 ATMOSFERA AMBIENTE 1 7 4 1 AMBIENTES AGRESSIVOS Ambientes agressivos tais como estaleiros instala es portu rias ind stria de pescados e m ltiplas aplica es navais ind stria qu mica e petroqu mica exigem que os equipamentos que neles trabalham sejam perfeitamente adequados para suportar tais circunst ncias com elevada confiabilidade sem apresentar problemas de qualquer esp cie Para aplica o de motores nestes ambientes agressivos a WEG desenvolveu uma linha de motores projetados para atender os requisitos especiais e padronizados para as condi es mais severas que possam ser encontradas Os motores dever o ter as seguintes caracter sticas especiais 90 WEG Transformando Energia em Solu es Enrolamento duplamente impregnado Pintura anti corrosiva alqu dica interna e externa Placa de identifica o de a o inoxid vel Elementos de montagem zincados Ventilador de material n o faiscante Retentores de veda o entre o eixo e as tampas Juntas de borracha para vedar a caixa de liga o Massa de calafetar na passagem dos cabos de liga o pela carca a Caixa de liga o de ferro fundido
196. empo de regula o do valor de refer ncia TR e ultrapassagem m xima a conforme gr ficos 234 WEG Transformando Energia em Solu es TR FAIXA DE TOLERANCIAS l ADMISSIVEL A R E S pd AY d s A TS f l VALOR DE ME 4 CONTROLE SAIDA VALOR DE NCIA ENTRADA t gt TEMPO DE REGULACAO DO VALOR DE R S TEMPO DE ACELERACAO DA REGULACAO A OVERSHOOL Figura 3 61 Regula o devido a uma altera o na vari vel de entrada FAIXA DE TOLERANCIAS ADMISSIVEL DEPENDENCIA DA VELOCIDADE TR COM A CARGA Ro p VALOR DE l L i CONTROLE J EE SAIDA AA A AREA DE DESENVOL A DO CONTROLE K A K VARIACAC DA CARGA i ENTRADA Figura 3 62 Regula o devido a uma perturba o na sa da O tempo de subida TS inicia se no momento em que a perturba o inicializada e contado at que o valor da perturba o atinja a faixa de regula o pela primeira vez costuma se defini lo como o tempo em que a vari vel leva para passar
197. eniente em primeira an lise deste m todo seria operacional pois a troca constante de polias dificultaria o andamento do processo e al m disso este tipo de equipamento geralmente oferece um baixo rendimento com o motor quase sempre operando nas suas condi es nominais independente das rota es desejadas na sua sa da 164 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 3 1 Sistema de varia o por polias fixas de v rios est gios 3 2 1 2 POLIAS C NICAS Este m todo permite varia o cont nua de velocidade Neste sistema de acoplamento por polias permite se que seja feita a varia o de velocidade da m quina atrav s de duas polias c nicas contrapostas conforme demonstrado no desenho a seguir e AAE ACIONADO mM CONE ACIONADO AE ER acc DA CONE GEMEOS Figura 2 2 Sistema de varia o por polias c nicas Atrav s do posicionamento da correia sobre a superf cie das polias c nicas poss vel variar a velocidade da m quina pois ser alterado o di metro relativo das polias e consequentemente a sua rela o de redu o Este sistema utilizado onde n o necess ria uma faixa de varia o de velocidade muito ampla e que n o requer tamb m varia es r pidas e precisas
198. enrolamento de armadura de um motor CC Um terceiro enrolamento ws colocado no estator conectando cada uma das suas fases as respectivas escovas no comutador Figura 3 7 a Distribui o de enrolamentos no motor comutador de corrente alternada b Posi o das escovas no comutador A velocidade do motor comutador controlada pela varia o sim trica da dist ncia entre as escovas em rela o ao respectivo eixo da fase do estator Se as escovas s o colocadas em repouso no mesmo segmento do comutador do eixo desta fase isto significa que este motor operar como um motor de indu o simples sem comutador curva conjugado x escorregamento t pica pode ser visto na figura a seguir Eno 600 200 400 500 200 dd O Fe 94 VNOSINIS ISQVIIIO TIA Figura 3 8 Curva caracter stica de conjugado x rota o Com o prop sito de limitar a corrente de partida um reostato de partida pode ser inserido no circuito de alimenta o do estator O motor Schrage tem usualmente uma faixa de 170 WEG Transformando Energia em Solu es controle de velocidade da ordem de 3 1 Qualquer necessidade de aumento da faixa de varia o de velocidade causar o aumento das dimens es do motor resultando em um custo maior O controle de velocidade com este tipo de motor prova ser efetivo porque as perdas s o baixas
199. ente Nominal saio eo eis ioiei a dn 19 1 2 2 6 Pot ncia Aparente Ativa e Reativa cassa siena aaa doadas ada id cd E dd 20 12 Fol nca ENaC sesta asa A da TO 20 lo Tran ode POL NCIA atas dah soda Ts E PU EE 22 220 Dalor dc PO C eroa E E E E E 22 RAM DO Dn o it amis io PRN apo RREO CORRA RRDRV RE RR RR PREPARAR e 23 1 2 2 10 1 import ncia do Rendimento ssa assar brsaorandas han bntaa ordner iaee saude 23 1 2 2 11 Rela o entre Unidades de Pot ncia eeerrrr rnain r na naranai 24 1 2 2 12 Rela o entre Conjugado e Pot ncia ceeeeerrrrre neiaie 24 1 2 2 13 Sistemas de Corrente Alternada Monof sica ii eeeeeeeeeeererrereeeeeeeanos 24 22 GC E N S e E So sabo ires toe li E dog acids Dina nada ld decada ia 24 12 2 13 2 acoes em Serie e Parale O ses rusaizis pisado oeste diana cia r ana oni a i 26 1 2 3 Sistemas de Corrente Alternada Trif sica eeeerree re eereeeee si ern rsrs ii 26 1254 Licacio a raspadas gaia an Da reias aa Raso re aie indu dd se 2i 125 Eao BS T o N N end aa 28 1 24 Motor de Indu o IrifasiCO sessies ai a a a Saai 29 1 2 4 1 Princ pio de Funcionamento eennsessssssseseeerrereesssssssssssssserrreeesssssssssssssserrereeessssssssenns 29 1 2 4 2 Velocidade S ncrona Nns esseeesseseessereessrcrssrcrssrtrssrtessrtrssetessrteesstersscrssetesetreseresseeeeseeees 30 L243 Escoreramento S sproso aE ns 31 1244 Eguacioname ii Osses Eaa a Pei ENEAS 32
200. ente alternada s ncronos e corrente alternada ass ncronos A utiliza o de um determinado tipo de servomotor com seu respectivo servoconversor depende de v rios crit rios tais como din mica torque m ximo capacidade de sobrecarga velocidade manuten o regime de trabalho pre o entre outros A seguir veremos cada um destes tipos de servomotores mais detalhadamente 4 2 1 SERVOMOTOR DE CORRENTE CONT NUA S o motores de custo mais elevado e al m disso precisam de uma fonte de corrente cont nua ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em cont nua Esses servomotores apresentam um rotor cujas espiras formam sua armadura e por um estator dotado de im s permanentes os quais fornecem o campo de excita o da m quina estabelecendo se um fluxo magn tico radial em rela o ao rotor Nesta forma construtiva o torque produzido pelo servomotor proporcional corrente de armadura C I 1 A velocidade proporcional FCEM induzida for a contra eletromotriz O campo constante pois gerado pelos im s permanentes E 2 2 f 2 O controle deste tipo de servomotor pode ser feito por um servoconversor relativamente simples e com isso obtemos um razo vel desempenho Em m quinas de corrente cont nua o controle de fluxo feito atrav s do controle independente da correntes do circuito de excita o e da armadura esta ltima sendo usada para controlar o torque Apesar destas carac
201. entral de processamento UCP a unidade respons vel em coordenar todas as tarefas e executar os c lculos Ela tamb m pode ser chamada de processador e pode ser dividida em tr s partes b sicas Unidade L gica Aritm tica ULA Unidade de Controle e Rede de Registradores A unidade aritm tica a respons vel pela execu o dos c lculos com os dados Por exemplo as opera es l gicas b sicas E OU etc entre dois dados ou as opera es aritm ticas como soma divis o subtra o multiplica o etc A unidade de controle a respons vel por gerar os sinais de controle para os sistemas como leitura ou escrita da mem ria de sincroniza o de Interface de comunica o enfim todos os sinais de controle necess rios para o sistema A rede de registradores constitu da por uma s rie de registradores que s o utilizados geralmente para armazenar dados temporariamente dados que est o sendo manipulados pelo processador ou registrador utilizado como contador de programa ou ainda registrador utilizado como armazenador de endere os etc Com o avan o da microeletr nica a constru o de microprocessadores dedicados microcontroladores tornou se mais generalizada onde todas as fun es que anteriormente eram executadas atrav s da utiliza o de v rios circuitos integrados individuais foram sendo condensadas em um nico circuito Integrado CHIP Da ent o se tornou percept vel a distin o entre microprocessad
202. entre fluxo magn tico e o torque o sistema de regula o por coordenadas de campo necessita tamb m do valor exato da constante de tempo do rotor Em m quinas de corrente alternada a m s permanentes torna se necess rio um controle da corrente de alimenta o da m quina de modo a que uma parcela dela seja capaz de se opor ao fluxo produzido pelos m s Esse processo pode ser aplicado tanto nas m quinas chamadas corrente cont nua sem escovas brushless como nas m quinas s ncronas a m s permanentes A implementa o tecnol gica e econ mica do servoconversor para o servomotor CA ass ncrono exige a utiliza o processadores r pidos como DSP s Digital Signal Processor pois o fluxo calculado por um modelo matem tico a partir de grandezas facilmente mensur veis como a posi o do rotor corrente e velocidade Dinamicamente o servomotor CA ass ncrono um desenvolvimento relativamente recente cerca de uma d cada sendo encontrado como acionamento em m quinas ferramenta de grande porte onde os requisitos de din mica s o menos rigorosos devido a grande in rcia da pr pria m quina 246 WEG Transformando Energia em Solu es 4 2 3 SERVOMOTORES CA S NCRONOS A m quina s ncrona de im s permanentes constitu da por um estator com enrolamentos das fases distribu das de forma semelhante aos de uma m quina ass ncrona O n cleo magn tico do estator constitu do em a o laminado com ranhur
203. equerem velocidades invari veis em fun o da carga at o limite m ximo de torque do motor A sua utiliza o com conversores de frequ ncia pode ser recomendada quando se necessita uma varia o de velocidade aliada a uma precis o de velocidade mais apurada A rota o do eixo do motor rota o s ncrona expressa por 120xf Ns gt 2p Onde ns Rota o s ncrona rpm f Frequ ncia Hz p N mero de pares de p los 1 2 1 2 MOTOR ASS NCRONO Os motores ass ncronos ou de indu o por serem robustos e mais baratos s o os motores mais largamente empregados na ind stria Nestes motores o campo girante tem a velocidade s ncrona como nas m quinas s ncronas Teoricamente para o motor girando em vazio e sem perdas o rotor teria tamb m a velocidade s ncrona Entretanto ao ser aplicado o conjugado externo ao motor o seu rotor diminuir a velocidade na justa propor o necess ria para que a corrente induzida pela diferen a de rota o entre o campo girante s ncrono e o rotor passe a produzir um conjugado eletromagn tico igual e oposto ao conjugado externamente aplicado 12 WEG Transformando Energia em Solu es Este tipo de m quina possui v rias caracter sticas pr prias que s o definidas e demonstradas em uma larga gama de obras dedicadas exclusivamente a este assunto Nesta apostila veremos os princ pios e equa es b sicas necess rias para o desenvolvimento do tema voltado
204. ermina sucintamente a rela o do fluxo de magnetiza o entre rotor e estator com a tens o e a frequ ncia aplicada na m quina estat rica frequ ncia esta que est relacionada com a rota o no eixo da m quina n o considerando o escorregamento existente entre rotor e estator 1 2 4 4 3 CONJUGADO ELETROMAGN TICO A intera o entre a corrente do rotor e o fluxo produzido por cada p lo unit rio do campo magn tico girante que concatena o condutor do rotor resulta o conjugado motor o qual dado por C kPo l cosq Onde k Constante de conjugado para o n mero de p los o enrolamento as unidades empregadas etc cosQ gt s Fator de pot ncia do circuito rot rico Pa Fluxo de magnetiza o lh Corrente rot rica Da mesma forma para um estudo mais aproximado da m quina esta equa o poder ser simplificada por C Que determina a rela o existente entre o torque desenvolvido solicitado pela m quina o fluxo de magnetiza o entre rotor e estator e a corrente induzida rot rica que dada por SXE SX E I b E ay JR 5SX Zas Onde Z2s Imped ncia rot rica E gt For a eletromotriz induzida no rotor s Escorregamento 34 WEG Transformando Energia em Solu es Nota se ent o que o conjugado desenvolvido fun o do escorregamento isto com o aumento da carga aplicada m quina aumenta se o escorregamento e consequentemente o torque desenvolvido Esta rela o
205. ersores acionados simultaneamente Irms a corrente nominal do servo Obs Caso a equa o acima n o seja satisfeita dividir o grupo de servomotores em grupos menores utilizando um m dulo RF 200 para cada subgrupo Exemplo 02 servomotores SWA 56 4 0 30 onde a Jo 5 7 Arms 2 Inom 0 7 lt Irms gt 5 7 5 7 0 7 lt 8 Arms 7 98 lt 8 Arms 278 WEG Transformando Energia em Solu es 4 7 4 INTERFACE HOMEM M QUINA REMOTA IHM 4S OPCIONAL CARACTERISTICAS TECNICAS IHM remota para uso com o SCA 04 Conectada via cabo serial padr o RS 232C Alimenta o pelo pr prio cabo serial n o necessitando alimenta o externa Display de cristal l quido 2 linhas x 16 colunas com ilumina o back light Possui 8 teclas sendo 2 program veis e 3 LED s sinalizadores Altera o de todos par metros do SCA 04 Execu o de fun es tais como habilita o stop stop plus e sentido de giro via teclas program veis Teclas para execu o de JOG utilizado no modo stop plus e ou com cart o opcional POS 01 Fun o copy copia todos os par metros do servo para a IHM ou vice versa Entrada de refer ncia de posi o e velocidade com fator de escala programado na pr pria IHM pode se entrar com as refer ncias na unidade determinada pelo usu rio Tabela 8 Especifica o T cnica da IHM 45 D Interface Homem M quina IHM 4S Figura 33 IHM 4S 279 WEG Transformando Ener
206. ertz simbolizada por Hz e Tens o M xima Umas o valor de pico da tens o ou seja o maior valor Instant neo atingido pela tens o durante um ciclo este valor atingido duas vezes por ciclo uma vez positivo e uma vez negativo e Corrente M xima Im x o valor de pico da corrente Valor eficaz de tens o e corrente U e D o valor da tens o e corrente cont nuas que desenvolvem pot ncia correspondente quela desenvolvida pela corrente alternada Pode se demonstrar que o valor eficaz vale U m x I m x U v2 v2 Exemplo Quando liga se uma resist ncia a um circuito de corrente alternada cos 1 com Um x 311 volts e Im x 14 14 amp res a pot ncia desenvolvida ser aax COS O x P ULcosp U P 2200 watts Obs Na linguagem normal quando se fala em tens o e corrente por exemplo 220 volts ou 10 amp res sem especificar mais nada refere se a valores eficazes da tens o ou da corrente que s o empregados na pr tica e Defasagem q o atraso da onda da corrente em rela o a onda da tens o Em vez de ser medido em tempo segundos este atraso geralmente medido em ngulo 25 WEG Transformando Energia em Solu es grau correspondente fra o de um ciclo completo considerando 1 ciclo 360 Mas comumente a defasagem expressa pelo coseno do ngulo 1 2 2 13 2 LIGA ES EM S RIE E PARALELO modos a20V aa0V F i E 20A m T
207. est tico hx F 10x754 ENN 1xX2000x7 2x2000x7 Momento de in rcia rotacional J 7 7xdf x1x10 7 7 x 25 x1500x10 0 00045 Kg m Momento de in rcia translacional h Y ina 10 in Jo mxp x10 70x x10 0 00018 Kg m 2 2N Momento de in rcia reduzido J J xous 0 22x107 0002 2 1 0 00018 0 00045 e l 0 l 0 002535 Kg m Torque din mico n XJ 1800x0 002535 A 2 38 Nm 9 55xt 9 55x 0 2 Torque do motor M M M ER a A n 0 85 Portanto SWA 56 3 8 20 SCA 04 08 16 Resistor RF 200 Autotransformador 1 25 x pot Motor 1 25 x 0 7 0 87 KVA 292 WEG Transformando Energia em Solu es 4 8 INSTALA O DO SERVOACIONAMENTO 4 8 1 DESCRI O DO CONECTOR DE POT NCIA X5 Figura 39 Conector de pot ncia X5 Os terminais do link s o utilizados para a liga o de servoconversores em paralelo o qual deve ser dimensionado o n mero de RF s necess rios 4 8 2 DESCRI O DO CONECTOR DE SINAIS X1 Figura 40 Conector de sinais X1 293 WEG Transformando Energia em Solu es Velocidade E 4 8 3 DIAGRAMA DE BLOCO SIMPLIFICADO DO SERVOCONVERSOR
208. eterminada pelo material isolante isto se n o considerarmos as pe as que se desgastam devido ao uso como escovas e rolamentos 72 WEG Transformando Energia em Solu es 1 6 1 3 CLASSES DE ISOLAMENTO Como visto acima o limite de temperatura depende do tipo de material empregado Para fins de normaliza o os materiais isolantes e os sistemas de isolamento cada um formado pela combina o de v rios materiais s o agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura ou seja pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida til As classes de isolamento utilizadas em m quinas el tricas e os respectivos limites de temperatura conforme NBR 77094 s o as seguintes Classe A 105 Classe E 120 C Classe B 1300 Classe F 155 Classe H 180 C As classes B e F s o as comumente utilizadas em motores normais 1 6 1 4 MEDIDA DE ELEVA O DE TEMPERATURA DO ENROLAMENTO muito dif cil medir a temperatura do enrolamento com term metros ou termopares pois a temperatura varia de um ponto a outro e nunca se sabe se o ponto da medi o est pr ximo do ponto mais quente O m todo mais seguro e mais confi vel de se medir a temperatura de um enrolamento atrav s da varia o de sua resist ncia hmica com a temperatura que aproveita a propriedade dos condutores de variar sua resist ncia segundo uma lei conhecida A elev
209. etor Protetor Aquecedor do protetor bimet lico Figura 1 56 Esquema de liga o do protetor t rmico para motores trif sicos 77 WEG Transformando Energia em Solu es Vantagens e Combina o de protetor sens vel corrente e a temperatura e Possibilidade de religamento autom tico Desvantagens e Limita o da corrente por estar o protetor ligado diretamente bobina do motor monof sico e Aplica o voltada para motores trif sicos somente no centro da liga o Y Fermoresistor Termistor Termostato Protetor T rmico PT100 PTC e NTC Contatos m veis Contatos m veis Bimet licos Inserido no Disposi o Cabe a de bobina Cabe a de bobina pd Inserido no circuito Cabe a de bobina Atua o direta Comando externo Comando externo Comando Forma de atua o de atua o na de atua o na externo de Atua o direta prote o prote o atua o na prote o Corrente do Limita o de Corrente de Corrente de motor corrente comando comando Corrente do comando Tipo de Tenn sara Corrente e Corrente e sensibilidade P P temperatura temperatura N mero de 306 306 3 ou 6 unidades por motor lou3 Alarme e ou Alarme e ou Ds Tipos de comando l Alarme e ou Desligamento desligamento desligamento l desligamento Tabela 1 6 2 Comparativa entre os sistemas de prote o mais comuns Mecanismo de Resist ncia Resistor de prote o calibrada avalanche Corrente do motor
210. fer ncias de posi o utilizadas nestes sistemas de convers o n o s o padronizados ficando a crit rio de cada fabricante a escolha de um referencial que mais lhe convenha e que obviamente esteja vinculado ao projeto do seu servoconversor 4 2 4 3 CIRCUITO MAGN TICO O circuito magn tico constitu do por um n cleo de chapas de a o de pequena espessura Este tipo de montagem exigido para minimizar as perdas por correntes parasitas ou correntes de Foucault que surgiriam caso o n cleo fosse maci o A clara compreens o do princ pio de funcionamento do transformador de muita import ncia para o pleno entendimento do motor de indu o que uma m quina rotativa O campo girante com densidade de fluxo B constante promove indu o numa bobina da mesma forma que um campo unidirecional com varia o da densidade de fluxo B com o tempo ver figura 6 Transformador Figura 6 Transformador ideal 254 WEG Transformando Energia em Solu es Num motor de indu o por exemplo o campo girante produzido pelas bobinas do enrolamento do estator e o fluxo magn tico atravessa as bobinas do rotor Neste sentido o estator do motor comporta se como o prim rio de um transformador e o rotor como um secund rio rotativo Al m da tens o e da corrente h altera o da freq ncia devido rota o ver figura 7 Pot ncia Pot ncia Mec nica El trica rios E Rotor gt V1 Ilefl V2 I2 e f2 Ca
211. formar o SCA 04 em SCA 04 POS 01 282 4 7 6 Weg Ladder Programmer WLP 01 Opcional cce ceereeeeeeeeeeaeaaaaaeaaaaaama 282 E DENO MOTOTS S VV anus isa Gis E Siad ORG n DAS ADDED Do E E 284 4 7 8 Acess rios para Servoacionamentos cc crer ererereeeennenan aaa aeereeeeeererererererererea 286 4 7 8 1 Acess rios Opcionais para ServomotoresS ssssesssssssseeesseeeeeeettestttrreterrrerrersrrressressresessse 286 O Ser OMOLoreS D W onearaoqu onte digaa E E A 287 4 7 10 Servomotores SWA com Freio Eletromagn tico nnseosseoooeeeeeeerreereesrereseressssssssssssssssss 288 4 7 11 Curvas Caracter sticas dos Servomotores SW A sssssssssssssssreerereesssesssssssssssssessserrrreeeeeees 289 4 8 Instala o do Servoacionamento sssssssssoooooccccccecsessesssooooocosecccecesessssssssssssoscsesseeeeee 293 4 8 1 Descri o do Conector de Pot ncia X5 eeeeeseeeessessnesssssssssssssssssssssssssesssserreererrerrrerereeesee 293 4 8 2 Descri o do Conector de Sinais X 1 reeereraeeeeerenaneeanaaenaaanananaeaa 293 4 8 3 Diagrama de Bloco Simplificado do Servoconversor ssseeeerersrereesseresesesssssesssssssssss 294 8 WEG Transformando Energia em Solu es felocidade E 1 MANUAL DE MOTORES EL TRICOS 1 1 HIST RICO O ano de 1866 pode ser considerado em termos pr ticos como o ano de nascimento da m quina el trica pois foi nesta data que o cientista alem o Werner
212. formas de variar o n mero de p los de um motor ass ncrono quais sejam a m ltiplos enrolamentos separados no estator b um enrolamento com comuta o de p los c combina o dos dois anteriores Em todos estes casos a varia o de velocidade ser discreta sem perdas por m a carca a ser maior do que a de um motor de velocidade nica 3 2 4 3 1 1 MOTORES DE DUAS VELOCIDADES COM ENROLAMENTOS SEPARADOS Esta vers o apresenta a vantagem de se combinar enrolamentos com qualquer n mero de p los por m limitada pelo dimensionamento eletromagn tico do n cleo estator rotor e carca a geralmente bem maior que a de velocidade nica 3 2 4 3 1 2 MOTORES DE DUAS VELOCIDADES COM ENROLAMENTO POR COMUTA O DE P LOS O sistema mais comum que se apresenta o denominado Liga o DAHLANDER Esta liga o implica numa rela o de p los de 1 2 com conseq ente rela o de rota o de 1 2 Podem ser da seguinte forma e Conjugado Constante O conjugado nas duas rota es constante e a rela o de pot ncia da ordem de 0 63 1 Neste caso o motor tem uma liga o de A YY Este caso se presta s aplica es cuja curva de torque da carga permanece constante com a rota o e Exemplo Motor 0 63 1cv IV II p los A YY e Pot ncia Constante Neste caso a rela o de conjugado de 1 2 e a pot ncia permanece constante O motor possui uma liga o Y Y A Exemplo 10 10cv IVAI p los YY A e Conjugado Vari
213. fregii ncias cr ticas chegando aos valores desejados Caso o valor ajustado seja uma frequ ncia cr tica o conversor ir operar na fregqii ncia imediatamente acima ou abaixo do limite imposto 3 6 3 7 PARTIDA COM MOTOR GIRANDO FLYING START 2 L Este recurso utilizado para quando necess rio o religamento do motor com o conversor de frequ ncia mesmo que o motor ou m quina ainda esteja em movimento Para os conversores comuns sem este recurso o religamento n o poss vel devido ao fato de que quando o motor ainda encontra se girando existe uma magnetiza o residual que faz com que seja gerada uma tens o nos seus terminais Com o religamento do conversor surgem ent o picos de corrente transit rias que faz com que a prote o contra curto circuito do conversor atue 238 WEG Transformando Energia em Solu es bloqueando o conversor Com o recurso de partida com motor girando o conversor atua de forma a impor a tens o de alimenta o sem contudo bloquear pelo pico de corrente transit ria 3 6 3 8 FRENAGEM CC Este tipo de frenagem do motor conseguida aplicando se no seu estator uma tens o cont nua Esta obtida pelo disparo dos transistores do conversor n o necessitando nenhum dispositivo adicional Este tipo de frenagem til quando se deseja a parada do motor freio apenas diferentemente da frenagem reost tica que pode ser utilizada para reduzir a velocidade mas mantendo se o motor girando
214. frigera o deste ser prejudicada Assim para os motores onde a ventila o est vinculada ao funcionamento do motor por exemplo motores totalmente fechados com ventilador externo montados no pr prio eixo do motor a pot ncia equivalente calculada pela f rmula o Dleia P q 1 2 2 7 3 E gt 3 Onde ti tempo em carga t tempo em repouso P cargas correspondentes 21 WEG Transformando Energia em Solu es Pt P t P t Pt 12274 1 t t t t talo t t Pot ncia Periodo Figura 1 8 Funcionamento com carga vari vel e com repouso entre os tempos de carga 1 2 2 8 TRI NGULO DE POT NCIA A F Figura 1 9 Tri ngulo de pot ncias Onde S pot ncia aparente P pot ncia ativa Q pot ncia reativa 1 2 2 9 FATOR DE POT NCIA O fator de pot ncia indicado por cos onde q o ngulo de defasagem da tens o em rela o corrente a rela o entre a pot ncia real ativa P e a pot ncia aparente S cos P AUL me o 1 2 2 9 1 S V3xUXI Assim 22 WEG Transformando Energia em Solu es e Carga Resistiva cosq 1 e Carga Indutiva cosq atrasado e Carga Capacitiva cosq adiantado Os termos atrasado e adiantado referem se fase da corrente em rela o fase da tens o 1 2 2 10 RENDIMENTO O motor el trico absorve energia el trica da linha e a transforma em energia mec nica dispon vel no eixo O rendimento d
215. gado hiperb lico x 1 Neste caso o conjugado dado pela express o 2 3 8 ou seja C C n 2 3 7 n Supondo que a rota o da carga varia entre n e n figura 2 7 o conjugado m dio de carga dado por a2 k Coma l f dn Dn f k Coa Tea 2 3 8 n Figura 2 7 Conjugado resistente m dio para x 1 151 WEG Transformando Energia em Solu es 2 4 MOMENTO DE IN RCIA DA CARGA O momento de in rcia da carga acionada uma das caracter sticas fundamentais para o estudo da aplica o do motor el trico Tanto o momento do motor como da carga afetam o tempo de acelera o do motor O momento de in rcia a grandeza que mede a resist ncia que um corpo oferece uma mudan a em seu movimento de rota o em torno de um dado eixo Depende do eixo de rota o da forma do corpo e da maneira como sua massa distribuida 2 A unidade do momento de in rcia no sistema SI o kgm O momento de in rcia de uma m quina que tem rota o diferente da do motor figura 2 8 dever ser referido ao eixo do motor conforme express o 2 J J X e 2 4 1 Ny Onde Joe Momento de in rcia da carga referida ao eixo do motor em kem Je Momento de in rcia da carga em kgm Figura 2 8 Momento de in rcia em rota es diferentes A in rcia total vista pelo motor ser J J 2 4 2 Obs Uma grandeza muito usada para medir o momento de in rcia o Momento
216. gia em Solu es Especifica es Modelo M dulo Interface Homem 41710022 IHM IHM 4S M quina Remota p SCA 04 Cabo de interliga o para IHM 4S Tabela 9 Especifica o dos C digos da IHM 48S 0307 4820 Cabo de 1 m 0307 4838 Cabo de 2 m 5 4 7 5 PLACA POSICIONADORA POS 01 OPCIONAL O cart o opcional POS 01 permite transformar o servoconversor SCA 04 em um m dulo posicionador de um eixo Caracter sticas T cnicas Posicionamento com perfil trapezoidal e S absoluto e relativo Programa o Mestre Escravo Sincronismo entre 2 ou mais motores ou electronic gearbox caixa de engrenagens Busca de zero m quina homming Blocos de CLP como temporizadores e contadores Programa o em linguagem Ladder atrav s do Software WLP Tabela 10 Caracter sticas T cnica da POS 01 Especifica es T cnicas Programa o por Par metros Quantidades Posicionamento Velocidades Acelera es Temporizadores Contadores Programa o de at 5 posicionamentos ensinados Tabela 11 Especifica o T cnica da POS 01 280 WEG Transformando Energia em Solu es Weg Placa Posicionadora fi i ko E rt A TT an Cr e TT od e F i POS 01 J Figura 34 SCA 04 com Placa POS 01 As vari veis de posicionamento velocidade acelera o temporiza o e contadores podem ser programados tamb m por constantes Neste caso o n mero de blocos a ser utiliza
217. i ncia na refrigera o Para rota es abaixo de 50 em caso de cargas com conjugado constante necess rio o sobredimensionamento da carca a do motor ou atrav s do simples aumento da pot ncia nominal do motor ou ent o atrav s da fabrica o de um motor especial com a carca a sobredimensionada a fim de prover a devida refrigera o do motor 201 WEG Transformando Energia em Solu es Para o c lculo da carca a a ser utilizada deve se levar em considera o o torque necess rio pela carga a ser acionada e a faixa de varia o de velocidade Definindo se a velocidade m nima de opera o utiliza se o gr fico abaixo CURVA DE DERATING 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 1 6 1 8 f fn Curva Derating Standard Figura 3 36 Caracter stica de conjugado dispon vel x rota o em motores autoventilados CURVA DERATING TRECHO LIMITES DERA TING B oassim lt oso Te 04C 0 65 O D Josssimeao mos Pelo valor da freq ncia m nima rota o m nima necess ria aplica o utilizando o gr fico defini se o valor do conjugado m ximo dispon vel em p u no motor sem ocorrer sobreaquecimento utilizando a pot ncia necess ria ao acionamento Com este valor defini se ent o o novo conjugado do motor sobredimensionado que deveria ser utilizado sem sobreaquecimento utilizando o conjugado necess rio para acionar a carga
218. ia nominal do transformador de isolamento e Necessidade de refor ar o aterramento do transformador de isolamento pois na sua falta cessa o fornecimento de energia para todo o ramal Figura 1 24 Sistema monofilar com transformador de isolamento 3 Sistema MRT na vers o neutro parcial empregado como solu o para a utiliza o do MRT em regi es de solos de alta resistividade quando se torna dif cil obter valores de resist ncia de terra dos transformadores dentro dos limites m ximos estabelecidos no projeto 39 WEG Transformando Energia em Solu es o de Velocidade Figura 1 25 Sistema MRT na vers o neutro parcial 1 3 2 TENS O NOMINAL a tens o de rede para a qual o motor foi projetado 1 3 2 1 TENS O DA REDE DE ALIMENTA O EM FUN O DA POT NCIA DO MOTOR Atualmente n o h um padr o mundial para a escolha da tens o de alimenta o em fun o da pot ncia do motor Entre os principais fatores que s o considerados pode se citar N vel de tens o dispon vel no local Limita es da rede de alimenta o com refer ncia corrente de partida Dist ncia entre a fonte de tens o subesta o e a carga Custo do investimento entre baixa e alta tens o para pot ncias entre 150 e 450kW 3000 2000 1000 450 300 150 Tens o V 220 dd 2300 4160 6600 13500 Figura 1 26 Tens es normalmente utilizadas em fun o da pot ncia do motor 40 WEG Transformando Ene
219. icas defasadas de 720 no tempo tem se como resultante um campo magn tico girante As correntes trif sicas em circuitos equilibrados s o defasadas 720 no tempo Os grupos com mais de uma bobina s o montadas na forma conc ntrica ou imbricadas ver figura 8 Num grupo de bobinas conc ntricas uma est no interior da outra Cada bobina tem seu pr prio passo isto dist ncia entre ambos os lados As cabe as das bobinas n o se cruzam No grupo de bobinas imbricadas todas t m o mesmo passo As cabe as das bobinas ver figura 9 s o sobrepostas isto se cruzam 255 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 8 Representa o esquem tica de grupo de bobinas a imbricadas passo das bobinas constantes b conc ntricas passo das bobinas diferentes Cabe a da bobina Lado da bobina Estator gt Cabe a da bobina Terminais Figura 9 Caracter sticas da bobina Os servomotores da Weg possuem bobinas imbricadas a carca a 56 t m 24 ranhuras e a carca a 71 possui 36 ranhuras O fato de a simples invers o de duas fases inverter o sentido de rota o do campo girante atribui uma caracter stica singular ao motor de indu o Para ele tanto faz girar no sentido hor rio como no anti hor rio Nada impede que o motor altere o sentido de sua rota o numa opera o basta que uma simples chave fa a a invers o de fases Em algumas aplica es Isto se reveste de enorme import ncia
220. igura 1 96 Carca a 63 2 5 1 5 12 5 17 5 H Pt I TT Em LT DE PONE 30 a a 35 5 QS 45 X mm y p go 3600 rpm Figura 1 98 Carca a 80 Fr kgf Fr kgf a5 3 DS 5S D5 5 35 35 25 45 X mm me 00 20 i800 3000 rpm Figura 1 97 Carca a 71 A N TN ENH 150 TEER sem X mm i mm o goo 3600 rpm Figura 1 99 Carca a 90 131 WEG Transformando Energia em Solu es Fr kgf Fr kgf Fr kgf CUATARESALERERNENEE E E E DJUMETTARERRNSECETE INTE X mm S 000 p o 3600 rpm Figura 1 100 Carca a 100 Sm Jy e p 1800 00 rpm Figura 1 102 Carca a 132 NH NA IN RENAN LHH 120 135 1 5 22 5 u 52 5 E 82 5 it 2 5 127 5 14 5 X mm o mm MO 1000 rpm Figura 1 104 Carca a 180 132 CRRCETECARTRRANEE SAIO ANH P KERSE X mm Sam 000 dk 0 800 300 rpm Figura 1 101 Carca a 112 15C 82 5 97 5 112 5 127 5 14 5 mm 90 no iw 360 tpm Figura 1 103 Carca a 160 AVRRRRRRRRREREREREEE NA NULO ANS EN e Em dE ma ES Gs a 5 Do WU 5S 65 5 95 DS DIS AS X mm a 000 mt o 800 3600 rpm Figura 1 105 Carca a 200 WEG Transformando Energia em Solu es Fr kgf Fr kgf kgf Fr 3000 2500 2000 1500 1000 500 4000 3500 3000 2500 2000 1500
221. ilha do disco codificado significa um bit dependendo ent o do n mero de trilhas verificaremos a resolu o deste sistema Por exemplo um disco com trilhas poder identificar 256 posi es diferentes A express o 8 mostra analiticamente como podemos determinar a resolu o de um encoder absoluto em fun o do n mero de bits do disco codificado 258 WEG Transformando Energia em Solu es 360 AO N 8 2 Onde N o n mero de bits ou trilhas do disco O disco do encoder pode ser codificado de v rias maneiras diferentes por m existem dois c digos que s o os mais utilizados o c digo bin rio e o c digo de Gray O c digo bin rio amplamente utilizado nas aplica es para automa o industrial e o c digo de Gray possui como principal vantagem a que de uma posi o para outra apenas um bit alterado Assim fica poss vel encontrar erros provocados por ru dos el tricos ou eletromagn ticos atrav s de software Podemos ainda dividir os encoders absolutos em dois tipos single turn e multi turn Os encoders do tipo single turn repetem o c digo da posi o a cada 360 para uma volta do eixo Normalmente estes encoders s o fornecidos at a resolu o de 14 bits ou seja 16384 posi es por volta ou ainda o menor ngulo que pode ser representado o de 0 0219 J os do tipo multi turn possuem discos codificados adicionais que permitem a leitura de v rias voltas A figura 11 pode nos da
222. imenta o do motor CA varia se sua velocidade s ncrona o que significa que todas as velocidades s ncronas variam desde f 0 at a m xima frequ ncia do conversor O comportamento do motor que corresponde a sua curva conjugado x velocidade permanece da mesma forma entretanto deslocada na rota o conforme a freqii ncia como mostra a figura 1 49 67 WEG Transformando Energia em Solu es rpi Figura 1 49 Exemplo de curva de conjugado com tens o proporcional a frequ ncia Teoricamente existem duas faixas de atua o uma com fluxo constante at a frequ ncia nominal e outra com enfraquecimento de campo correspondente quela acima da frequ ncia nominal ou seja U f 0Hz at f constante fluxo constante f gt f gt U constante enfraquecimento de campo Entretanto na realidade para que essa duas faixas se tornem poss veis de serem realizadas h necessidade das seguintes considera es e Se um motor auto ventilado trabalha com velocidade menor do que a nominal ter sua capacidade de refrigera o diminu da e A tens o de sa da dos conversores apresenta uma forma n o perfeitamente senoidal o que implica em harm nicas de ordem superior que provocam um aumento de perdas no motor Devido a isto necess rio reduzir conjugado e pot ncia admiss veis no motor aconselha se normalmente seguir a seguinte curva 68 WEG Transformando Energia em Solu es 1 2 1 0 Eit
223. imento de campo A diferen a de velocidade erro aplicado ao regulador de velocidade que atua sobre o valor de referencia de corrente 1sq que a respons vel pelo torque do motor variando este de modo a zerar o erro de velocidade O encoder incremental acoplado ao eixo do motor fornece a referencia da velocidade real e Controle Vetorial Orientado ao Fluxo Estat rico sensorless No controle sensorless sem encoder ou seja sem medida direta da velocidade o valor da velocidade necess rio para a regula o em malha fechada estimado a partir dos par metros do motor e das vari veis dispon veis como corrente e tens o do estator Com estes valores pode ser calculado o fluxo estat rico atrav s de As I Vs Rs Is dt desta forma estima se o fluxo rot rico a partir do fluxo estat rico Embora isto envolva o calculo das indut ncias do motor tornando desta forma a orienta o de campo sens vel a varia o deste par metro Desta forma o controle pelo fluxo estat rico mais conveniente resultando num sistema mais robusto O principio de controle igual ao do controle com encoder e Controle Vetorial Orientado ao Fluxo Rot rico com encoder Princ pio da Orienta o de campo Se a posi o do fluxo rot rico for conhecida pode se encontrar a dire o das correntes no estator Podemos decompor do vetor de fluxo rot rico as correntes isd e isq que definem o torque como Temos para o torque uma rela o semelhante
224. in mica resposta r pidas e alta precis o o motor el trico dever fornecer essencialmente um controle preciso de torque para uma faixa extensa de condi es de opera es Para tais aplica es os acionamentos de corrente cont nua sempre representaram uma solu o ideal pois a proporcionalidade da corrente de armadura do fluxo e do torque num motor de corrente continua proporciona um meio para o controle de torque Contudo a busca por avan os tecnol gicos significativos tem diminu do esta hegemonia e gradativamente est o crescendo as op es por novas alternativas como o uso de acionamentos em corrente alternada do tipo controle vetorial Principio do Controle Vetorial Para que se tenha um controle vetorial bom necess rio que o inversor tenha a capacidade de suprir a corrente desejada pelo controle neste caso tem se que usar um Inversor PWM em alta frequ ncia com uma tens o adequada em rela o a tens o do motor Neste caso como podemos impor a corrente pelos reguladores de corrente a equa o que descreve a tens o 192 WEG Transformando Energia em Solu es do motor em rela o as suas caracter sticas resolvida pelo inversor e portanto pode ser suprimida do modelo matem tico do motor O fluxo rot rico de modo semelhante ao acionamento da m quina de corrente continua e mantido no valor nominal em velocidade abaixo da velocidade nominal e trabalha reduzido em velocidade acima da nominal enfraquec
225. inada a parada Ao t rmino do ciclo completo o conversor aguardar um comando externo que habilite o in cio de um novo ciclo IN CIO DO CICLO AUTOM TICO 5 N UN A J v SEN O e DR DM Figura 3 58 Ciclo autom tico Esta fun o proporciona as seguintes vantagens dentro do processo e n o necessita de comando externo para troca de velocidades operador ou dispositivo de comando temporizados e as frequ ncias ajustadas dos patamares s o mais est veis e n o apresentam influ ncia da temperatura grande repetibilidade e tempos de atua o precisos e mais est veis e n o apresentam influ ncia externa grande repetibilidade imunidade a ru do el trico simplifica o de comandos e ajustes elimina o da manuten o de dispositivos de comandos externos maior flexibilidade na programa o do ciclo do processo 3 6 3 3 REGULADOR PID SUPERPOSTO TIPO PROPORCIONAL INTEGRAL E DERIVATIVO 3 6 3 3 1 INTRODU O O uso de conversor de frequ ncia comum em aplica es de controle de processos Nestes casos deseja se controlar uma determinada grandeza do processo sendo a velocidade do motor variada para tanto A incorpora o da fun o regulador PID em um conversor de frequ ncia transforma o acionamento do sistema em malha aberta para um sistema em malha fechada realime
226. inal independente da rota o desejada no eixo de sa da Isto proporciona um consumo inadequado desperd cio de energia quando se opera em rota es abaixo da rota o nominal e O rendimento deste tipo de acionamento muito baixo pois apresenta perdas por aquecimento e ru do e As manuten es preventivas e corretivas s o frequentes pois existem muitas partes girantes as quais necessitam de ajustes constantes e substitui es peri dicas t BEN As Figura 3 6 Sistema de varia o por variador eletromagn tico 3 2 4 VARIADORES ELETROELETR NICOS 3 2 4 1 ACIONAMENTO COM MOTOR COMUTADOR DE CORRENTE ALTERNADA Este m todo permite varia o cont nua de velocidade O motor comutador de corrente alternada MOTOR SCHRAGE cuja principal caracter stica a possibilidade de variar a rota o s o constru dos para alimenta o trif sica e monof sica Os motores comutadores monof sicos encontram aplica o em tra o el trica enquanto os motores comutadores trif sicos s o usados para acionamentos Industriais Um diagrama esquem tico para o motor Schrage mostrado na figura a seguir O rotor deste motor provido de dois enrolamentos O primeiro w1 servindo como o prim rio recebe a fonte de alimenta o atrav s de um conjunto de an is deslizantes 169 WEG Transformando Energia em Solu es O segundo enrolamento wr ligado a um comutador semelhante ao
227. inalis aA EE aaa 42 1 3 2 3 Tens es de Liga es NORMAIS sssssussrrrpissessssiore insan Na aiaa 43 1 3 3 Freguencia Nominal HZ essoiisorsam ansien iaei a a s D a e a aaaea 44 1 3 3 1 Toler ncia de Varia o de tens o e Frequ ncia 000onoeennenenesssssssssssseetereeesssssssssssse 44 1 3 3 2 Liga o em Frequ ncias Dilcrentes cs ssesunnaad una cadeuan sd rteands asas Na dpdaa es nada 46 1 3 4 Limita o da Corrente de Partida de Motores Trif sicos 0000000osoooseeoeoeseoeeeeeerrerrerrrerssseee 47 1 3 4 1 Partida Com Chave Estrela Tri ngulo Y A e eeeeeeeeerererrrreeeeeeeanas 47 1 3 4 2 Partida Com Chave Compensadora auto transformador ccesiiiiiiie 49 1 3 4 3 Compara o Entre Chaves Y A e Compensadora Autom tica 50 1 344 Partida Com Chave S rie ParalelO ss aemessmubiossmasiossuebiosdaaciio kun ioda eesioli ai aaan 50 1 3 4 5 Partida Com Reostato para Motores de An is o0ooosnonoooeeneessssssssssssssseereressssssssssseses 51 1 546 Partidas Elelr mCas orainen enaena eT coalho uni AOLA aaino Cl ETE 52 PAO E a a E RT E E E E E E N 52 1 3 5 Sentido de Rota o de Motores de Indu o Trif sicoS eeeeeenseennsensssssessssssssssssssssssssssesse 53 1 4 Caracteristicas de Acelera o ssspisricrrseniinennsosreisien esiones neoe Si n r EE tasca 54 EAREN E TEET TAA EA EAE AE ETET 54 1 4 1 1 Curva de Conjugado x Velocidade c irei erre eee eeeaeeeeer
228. ipamentos utilizados para separa o de compostos de v rias naturezas Entre estes equipamentos podemos salientar as CENTR FUGAS DE A CAR ROUPA PRODUTOS QU MICOS etc Este tipo de aplica o possui caracter sticas de conjugado resistente baixo e in rcia extremamente alta O conjugado resistente devido principalmente a atrito de rolamentos e resist ncia do ar Neste tipo de aplica o os motores bem como os conversores devem ser sobredimensionados para permitir a acelera o da carga de alta in rcia levando se em considera o o tempo de rotor bloqueado do motor tempo permiss vel com corrente acima da nominal e sobrecorrente admiss vel pelo conversor atua o da prote o por sobrecarga Esta aplica o possui grande potencial para conversores que permitam frenagem regenerativa pois dependendo do ciclo de carga a economia de energia proporciona um r pido retorno de investimento Tamb m podem ser utilizados conversores com frenagem reost tica por m com a energia de frenagem sendo dissipada em banco de resistores Os acionamentos mais comuns em centr fugas s o constitu dos de um motor de dupla polaridade ex 4 24 p los acionados por chave compensadora com limita o do n mero de partidas hora com conseqiiente limita o da produ o Com a utiliza o de conversores pode se 219 WEG Transformando Energia em Solu es aumentar o n mero de partidas hora e utilizar se um motor de indu o especi
229. ircula o roda livre e com carga trif sica indutiva IS 4 e GA p Figura 3 26 a Circuito inversor trif sico com transistores de pot ncia b Forma de onda da tens o de sa da c Forma de onda da corrente de sa da A varia o U f feita linearmente at a freq ncia nominal do motor 50 60 Hz acima desta a tens o que j a nominal permanece constante e h ent o apenas a varia o da freq ncia que aplicada ao enrolamento do estator TENS O 60 f Figura 3 27 Curva representativa da varia o U f Com isto determinamos uma rea acima da frequ ncia nominal que chamamos regi o de enfraquecimento de campo ou seja uma regi o onde o fluxo come a a decrescer e portanto o torque tamb m come a a diminuir Assim a curva caracter stica conjugado x velocidade do motor acionado com conversor de frequ ncia pode ser colocada da seguinte maneira 188 WEG Transformando Energia em Solu es CONJUGADO A Cr 7 ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO 6 60 Figura 3 28 Curva caracter stica conjugado x velocidade Podemos notar ent o que o conjugado permanece constante at a freq ncia nominal e acima desta come a a decrescer A pot ncia de sa da do conversor de freq ncia comporta se da mesma forma que a varia o U f ou seja cresce linearmente at a freq ncia nominal e permanece constante acima
230. ist ncias de ajuste independente da carga Com o aumento da contratens o as caracter sticas da curva de conjugado s o deslocadas para a esquerda conforme gr fico a seguir Para o 150 ngulo de disparo dos tiristores da ponte inversora obt m se a maior contratens o Uma redu o maior de velocidade n o poss vel pois n o se utiliza ngulos de disparo maiores que 150 por motivos de comuta o dos tiristores O maior conjugado a ser vencido pelo acionamento limitado pela corrente para a qual a cascata foi definida Ge N 4 x 90 gt CONTRATENSAO NULA NAN ANAFN FACE NDA 2 na a NGS dE CORRENI t CONJUGADO RESISTENI Imin LIMITE DE INTE iii 1 ENCIA hane i Co Mo a N O Co OO Figura 3 14 Curva conjugado x velocidade do motor utilizando cascata sub s ncrona em fun o do ngulo de disparo Q OBSERVA ES IMPORTANTES 1 A tens o Uv definida pela escolha da rela o de transforma o do transformador de modo que resulte a contratens o correspondente a faixa de varia o da velocidade e a tens o de partida do rotor 2 As correntes no circuito do rotor n o s o senoidais e tem uma fregii ncia baixa vari vel com a velocidade 3 O torque desenvolvido pelo motor proporcional a corrente rot rica isto a corrent
231. itam ser dimensionados de comum acordo entre fabricante e cliente e a especifica o exata do seu funcionamento dever estar descrita na placa de identifica o do motor 1 6 CARACTER STICA EM REGIME 1 6 1 ELEVA O DE TEMPERATURA CLASSE DE ISOLAMENTO 1 6 1 1 AQUECIMENTO DO ENROLAMENTO 69 WEG Transformando Energia em Solu es e Perdas A pot ncia til fornecida pelo motor na ponta do eixo menor que a pot ncia que o motor absorve da linha de alimenta o isto o rendimento do motor sempre inferior a 100 A diferen a entre as duas pot ncias representa as perdas que s o transformadas em calor o qual aquece o enrolamento e deve ser dissipado para fora do motor para evitar que a eleva o de temperatura seja excessiva O mesmo acontece em todos os tipos de motores No motor de autom vel por exemplo o calor gerado pelas perdas internas tem que ser retirado do bloco pelo sistema de circula o de gua com radiador ou pela ventoinha em motores resfriados a ar e Dissipa o de calor O calor gerado pelas perdas no interior do motor dissipado para o ar ambiente atrav s da superf cie externa da carca a Em motores fechados essa dissipa o normalmente auxiliada pelo ventilador montado no pr prio eixo do motor Uma boa dissipa o depende Da efici ncia do sistema de ventila o Da rea total de dissipa o da carca a Da diferen a de temperatura entre a superf cie externa da carca
232. itens com rela o a faixa de varia o de velocidade Para rota es acima da nominal deve se utilizar apenas alguma margem de pot ncia que o motor possa ter sem que entretanto seja ultrapassada a sua pot ncia nominal para que n o entre em condi o de sobrecarga e acarrete em diminui o de sua vida til Para faixas de rota es entre rota o nula at a rota o nominal n o existem problemas com rela o a sua opera o uma vez que com a diminui o da rota o da bomba haver tamb m uma diminui o do conjugado resistente da carga de forma quadr tica diminuindo se consequentemente a corrente aplicada ao motor n o havendo portanto problemas de sobreaquecimento por redu o de ventila o nem de sobrecarga no motor Este controle de vaz o atrav s da varia o de velocidade de bombas centr fugas possibilita uma grande economia de energia uma vez que em outros casos o controle de vaz o press o de sistemas hidr ulicos feito atrav s de dispositivos limitadores v lvulas recircula o etc onde o motor que aciona a bomba opera sempre em condi o de carga nominal absorvendo pot ncia nominal da rede Em sistemas de controle de vaz o press o utilizando conversores de frequ ncia a pot ncia absorvida da rede apenas a necess ria condi o de opera o do sistema fun o da carga 213 WEG Transformando Energia em Solu es 3 5 2 2 BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO OU VOLUM
233. itivo e uma vez negativo e Corrente M xima Ln x o valor de pico da corrente e Valor eficaz de Tens o e Corrente Uc e Ly o valor da tens o e corrente cont nuas que desenvolvem pot ncia correspondente a desenvolvida pela corrente alternada Pode se demonstrar que o valor eficaz vale U m x I e Ee Ea ef NDJ ef J2 U e Defasagem d o atraso da onda de corrente em rela o a onda da tens o Em vez de ser medido em tempo segundos este atraso geralmente medido em ngulo graus correspondente a fra o de um ciclo completo considerando 1 ciclo 360 A defasagem frequentemente expressa pelo coseno do ngulo 37 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 CARACTER STICAS DA REDE 1 3 1 O SISTEMA No Brasil o sistema de alimenta o pode ser monof sico ou trif sico O sistema monof sico utilizado em servi os dom sticos comerciais e rurais enquanto o sistema trif sico em aplica es industriais ambos em 60Hz 1 3 1 1 TRIF SICO As tens es trif sicas mais usadas nas redes industriais s o e Baixa tens o 220V 380V e 440V e M dia tens o 2300V 3300V 4160V 6600V e 13800V O sistema trif sico estrela de baixa tens o consiste de tr s condutores de fase Li L gt L3 e o condutor neutro N sendo este conectado ao ponto estrela do gerador ou secund rio dos transformadores Figura 1 22 Sistema trif sico 1 3 1 2 MONOF SICO
234. ito um estudo T CNICO ECON MICO para ver se poss vel utilizar um acoplamento especial tal como hidr ulico eletromagn tico ou de fric o embreagem Dependendo do estudo t cnico econ mico pode tornar se evidente que a melhor solu o seria um outro tipo de motor por exemplo um motor de an is ou motor de gaiola acionado por conversor de frequ ncia 161 WEG Transformando Energia em Solu es Curva Conjugado X Rota o e Compressores Ee Somna e Bobinadeira de e Talhas centr fugas fios panos e SDonoas Ano e Calandras o Ventiladores papel e Britadores Ras Miatiradoren e Descascador de v cuo centr fugos Transportadores e Compressor toras cont nuos centrifugo e Tornos e Extrusoreas Exemplos de Aplica o Conjugado de Carga m dio Cona Momento de in rcia da carga referida ao motor Rela o de transmiss o R P N Conjugado resistente E Jus er Com d Rx Com d m dio Conjugado Comes 0 45Xx E a xC x9 81 motor m dio C mm d 0 60 x Es xC x9 81 n PARE mm d m J momento de in rcia kgm n rota o rps C Conjugado Nm t tempo s tiver 1 3 846 trb B Quando deseja se mudar o de classe de isolamento tom 1 2778 toP tb 1 7692 tb Tempo de acelera o t 2 m n N d rm d 162 WEG Transformando Energia em Solu es 3 VARIA O DE VELOCIDADE 3 1 INTRODU O Os motores el tricos
235. jugado m dio isto diferen a entre a m dia pode ser obtida graficamente bastando que se observe que a soma das reas A e A seja igual a rea As e que a rea B seja igual a rea B2 Conjugado F ota o Figura 1 46 Determina o gr fica do conjugado m dio de acelera o Onde C conjugado nominal Cm conjugado do motor C conjugado da carga C conjugado m dio de acelera o ny rota o nominal 1 4 4 REGIME DE PARTIDA Devido ao valor elevado da corrente de partida dos motores de indu o o tempo gasto na acelera o de cargas de in rcia apreci vel resulta na eleva o r pida da temperatura do motor Se o intervalo entre partidas sucessivas for muito reduzido isto levar a uma acelera o de temperatura excessiva nos enrolamentos danificando os ou reduzindo a sua vida til A norma NBR 7094 estabelece um regime de partida m nimo que os motores devem ser capazes de realizar 60 WEG Transformando Energia em Solu es e Duas partidas sucessivas sendo a primeira feita com o motor frio isto com seus enrolamentos temperatura ambiente e a segunda logo a seguir por m ap s o motor ter desacelerado at o repouso e Uma partida com o motor quente ou seja com os enrolamentos temperatura de regime A primeira condi o simula o caso em que a primeira partida do motor malograda por exemplo pelo desligamento da prote o permitindo se uma segunda tent
236. l gica qual sentido da rota o Protetor t rmico termistor PTC coeficiente de temperatura positivo S o compostos por sensores semicondutores que variam sua resist ncia bruscamente ao atingirem uma determinada temperatura Essa varia o brusca de resist ncia interrompe a corrente no PTC acionando um rel de sa da o qual desliga o circuito principal Tamb m pode ser utilizado para sistemas de alarme ou alarme e desligamento 2 por fase Os termistores possuem tamanho reduzido n o sofrem desgastes mec nicos e t m uma resposta mais r pida em rela o aos outros detetores Os termistores com seus respectivos circuitos eletr nicos de controle oferecem prote o completa contra sobreaquecimento produzido por falta de fase sobrecarga sub ou sobretens es ou freq entes opera es de revers o ou liga desliga Figura 37 Dimens es do SWA Carca a HD P M N s T D E JF G 56 160 102 115 95j6 9 3 196 40 6n9 155 6 Tabela 19 Dimens es do SWA 285 WEG Transformando Energia em Solu es Especifica o do SWA Bran s rio GWA Branco em acess rios F freio 1 p es E encoder incremental rota o 20 2000 rpm U especialidade el trica bobinagem 30 3000 rpm Mi especialidade mec nica tange eixo 60 6000 rpm torque 2 5 3 6 3 8 4 0 5 5 6 1 6 5 7 0 8 0 9 3 13 15 19 22 25 Nm carca a 56 e 71 servomotor corrente
237. l trica com retifica o por conversor rotativo 173 WEG Transformando Energia em Solu es UM Figura 3 11 Cascata el trica com retificador a diodos O motor de indu o principal partido com o aux lio do reostato Ra T o logo o motor gire suficientemente pr ximo de sua velocidade s ncrona o circuito rot rico chaveado no sentido de conectar seus an is coletores aos respectivos terminais do conversor rotativo que gira a uma velocidade s ncrona correspondente a freq ncia de escorregamento No lado CC o conversor rotativo conectado armadura do motor CC O controle de velocidade exercido pela varia o da corrente de campo do motor CC Um aumento na corrente de campo e portanto aumento da f c e m do motor acarretar na diminui o da corrente de armadura do conversor rotativo Isto por sua vez leva uma redu o na corrente CA que flui no rotor do motor de indu o principal Um decr scimo na corrente rot rica resulta em uma queda no torque do motor principal Se o torque da carga permanecer inalterado um decr scimo no torque do motor causar uma desacelera o e opera o em algum valor mais baixo de velocidade Quando isto acontece o escorregamento aumenta a tens o e a frequ ncia atrav s dos an is do motor principal e do conversor rotativo aumentam Um aumento da cor
238. l tricas Temperatura d Tempo Figura 1 62 82 WEG Transformando Energia em Solu es Onde tn funcionamento em carga constante ty funcionamento em vazio Om x temperatura m xima atingida t Fator de dura o do ciclo x 100 fy tiy g Regime de Funcionamento Cont nuo com Frenagem El trica S7 E a seq ncia de ciclos de regimes id nticos cada qual consistindo de um per odo de partida de um per odo de funcionamento a carga constante e um per odo de frenagem el trica n o existindo o per odo de repouso figura 1 63 Dura o do ciclo A A eaan kT ton Tempo Figura 1 63 Onde tp partida tn funcionamento em carga constante tr frenagem el trica Om x temperatura m xima atingida Fator de dura o do ciclo 1 h Regime de Funcionamento Cont nuo com Mudan a Peri dica na Rela o Carga Velocidade de Rota o S8 A seq ncia de ciclos de regimes id nticos cada ciclo consistindo de um per odo de partida e um per odo de funcionamento a carga constante correspondendo a uma velocidade de rota o pr determinada seguidos de um ou mais per odos de funcionamento a outras cargas constantes correspondentes a diferentes velocidades de rota o N o existe per odo de repouso figura 1 64 83 WEG Transformando Energia em Solu es Dura o do ciclo Carga Perdas el tricas Temperatura Velocidade da rota
239. l Electrotecnical Commission IEC 72 Nestas normas a dimens o b sica para a padroniza o das dimens es de montagem de m quinas el tricas a altura do plano da base ao centro da ponta do eixo denominado de H figura 1 86 kigi m pinga Figura 1 86 A cada altura de ponta de eixo H associada uma dimens o C dist ncia do centro do furo dos p s do lado da ponta do eixo ao plano do encosto da ponta de eixo A cada dimens o H contudo podem ser associadas v rias dimens es B dimens o axial da dist ncia entre centros dos furos dos p s de forma que poss vel ter se motores mais longos ou mais curtos A dimens o A dist ncia entre centros dos furos dos p s no sentido frontal nica para valores de H at 315 podem assumir m ltiplos valores a partir da carca a H igual a 355mm Para clientes que exigem carca as padronizadas pela norma NEMA a tabela 1 9 1 1 faz a compara o entre as dimens es H A C K D E da ABNTHECe D 2E 2F BA H U NW da norma NEMA ABNT IEC A 0 D NEMA 2E RA 0U Ce e ima japa E 7 46 3 125 100 5o 10 f 196 40 a e 140 100 56 10 24j6 50 143T 88 9 139 7 101 6 57 15 8 7 222 57 15 114 WEG Transformando Energia em Solu es E ABNT IEC NEMA pU N 24j6 E W 50 28j6 60 28 6 69 9 60 80 80 145T 100L 112S 112 114 182T 114 3 190 5 112M 112 1328 132M 160M
240. l e inversor de seis pulsos 252 WEG Transformando Energia em Solu es e Motor com f e m senoidal inversor de seis pulsos e estabiliza o por feedback e ou feedforward e Motor com f e m senoidal e inversor senoidal Os acionamentos com f e m senoidal e inversor senoidal representam a solu o que conceitualmente garante a m xima uniformidade de rota o em qualquer velocidade mesmo com circuito aberto Este o m todo utilizado nos servomotores Weg Segundo esta t cnica o motor vem acoplado a um inversor PWM senoidal de amplitude frequ ncia e fase control veis independentemente O motor dotado de um sensor de posi o de precis o do rotor com elevada resolu o 4 2 4 2 RESOLVER S o transdutores rotativos projetados de modo que o coeficiente de acoplamento entre rotor e estator varie com o ngulo do eixo Enrolamentos fixos s o alojados sobre um pacote de chapas laminadas formando o estator e os enrolamentos m veis s o alojados sobre um pacote de chapas laminadas para formar o rotor Os enrolamentos est o posicionados em ngulos retos 90 9 uns em rela o aos outros Quando um enrolamento do rotor excitado com um sinal de refer ncia CA os enrolamentos do estator produzem uma sa da de tens o CA que varia em amplitude conforme o seno e o coseno da posi o do eixo Entre os dispositivos mais comumente usados para fornecer a realimenta o de posi o em motores s ncronos de im
241. la carga Se o regime for intermitente ver o ltimo item regime de funcionamento m Rota o da m quina acionada m Transmiss o direta correia plana correias V corrente etc Rela o de transmiss o com croquis das dimens es e dist ncias das polias se for transmiss o por correia Cargas radiais anormais aplicadas ponta do eixo tra o da correia em transmiss es especiais pe as pesadas presas ao eixo etc Cargas axiais aplicadas ponta do eixo transmiss es por engrenagem heliocoidal empuxos hidr ulicos de bombas pe as rotativas pesadas em montagem vertical etc z Forma construtivas se n o for B3D indicar o c digo da forma construtiva utilizada Conjugados de partida e m ximos necess rios Descri o do equipamento acionado e condi es de utiliza o TE 2 i a Momento de in rcia ou GD das partes m veis do equipamento e a rota o a que est referida m Regime de funcionamento n o se tratando de regime cont nuo descrever detalhadamente o per odo t pico de regime n o esquecendo de especificar Pot ncia requerida e dura o de cada per odo com carga Dura o dos per odos sem carga motor em vazio ou motor desligado Revers es do sentido de rota o Frenagem em contra corrente 1 4 5 CORRENTE DE ROTOR BLOQUEADO 1 4 5 1 VALORES M XIMOS NORMALIZADOS Os limites m ximos da corrente com rotor bloqueado em fun o da pot ncia nominal do
242. lante de classe superior b Motores com fator de servi o maior que 1 0 1 15 ou maior trabalhar o satisfatoriamente em altitudes acima de 1000m com temperatura ambiente de 40C desde que seja requerida pela carga somente a pot ncia nominal do motor c Segundo a norma NBR 7094 antiga EB 120 os limites de eleva o de temperatura dever o ser reduzidos de 1 para cada 100m de altitude acima de 1000m Esta redu o deve ser arredondada para o n mero de C inteiro imediatamente superior Exemplo Motor de 100cv isolamento B trabalhado numa altitude de 1500m acima do n vel do mar a eleva o de temperatura permitida pela classe de isolamento ser reduzida 5 AT 80 80 x 0 05 76 C 88 WEG Transformando Energia em Solu es 1 7 1 1 CONSIDERA O PARA O MOTOR CC Como no motor CA o motor CC leva a exig ncia de redu o de perdas o que significa tamb m redu o de pot ncia do motor de acordo com o seu modelo Altura acima Temperatura ambiente em C do n vel do mew ooo E 0 5 o Tabela 1 7 1 1 Pot ncia permitida em da pot ncia do cat logo Tipo DC N JE o O Alura acimado Temperatura ambiente em C n vel do mar m DEEHHA o fios i00 100 os J00 f 8530 1500 102 95 95 90 85 80 77 200 10090 90 85 s0 77 147 Tabela 1 7 1 2 Pot ncia permitida em da pot ncia do cat logo Tipos DC NJF DC N D DC N S DC N X DC N W Altura acima do Temperatura ambiente e
243. lt gt 10A 10A To S S j N 10A L Rea CO 20A a b Figura 1 12 a liga o em s rie b liga o em paralelo Se ligar duas cargas iguais a um sistema monof sico esta liga o pode ser feita de dois e Liga o em s rie figura 1 12 a em que duas cargas s o atravessadas pela corrente total do circuito Neste caso a tens o em cada carga ser a metade da tens o do circuito para cargas iguais e Liga o em paralelo figura 1 12 b em que aplicada s duas cargas a tens o do circuito Neste caso a corrente em cada carga ser a metade da corrente total do circuito para cargas iguais 1 2 3 SISTEMAS DE CORRENTE ALTERNADA TRIF SICA O sistema trif sico formado pela associa o de tr s sistemas monof sicos de tens es U U2 e Us tais que a defasagem entre elas seja de 120 ou seja os atrasos de Uz em rela o a U de Us em rela o a Uz e de U em rela o a Us sejam iguais a 120 considerando um ciclo completo 360 O sistema equilibrado isto as tr s tens es t m o mesmo valor eficaz U U2 Us conforme figura 1 13 Us JE 1 Ciclo U lo l 360 WEG Transformando Energia em Solu es 26 Ligando entre si os tr s sistemas monof sicos e eliminando os fios desnecess rios tem se um sistema trif sico tr s tens es U U2 e Uz equilibradas defasadas entre si de 120 e aplicadas entre os tr s fios d
244. lu es 3 3 3 CONVERSORES DE FREQU NCIA COM MODULA O POR LARGURA DE PULSOS PWM 3 3 3 1 GENERALIDADES Um conversor de fregi ncia com modula o por largura de pulsos consiste basicamente dos seguintes blocos conforme mostra a figura a seguir I Fonte de tens o cont nua elaborada a partir de uma ponte retificadora diodos alimentada por uma rede monof sica ou trif sica II Filtro capacitivo link DC HI Inversor constitu do de transistores de pot ncia EK Q q a Figura 3 25 Diagrama de blocos de conversor tipo PWM A ponte retificadora de diodos transforma a tens o alternada de entrada em uma tens o cont nua que filtrada por um banco de capacitores O circuito de corrente cont nua chamado de CIRCUITO INTERMEDI RIO Esta tens o cont nua alimenta uma ponte inversora formada por transistores de pot ncia BJT IGBT ou MOSFET e diodos de roda livre O comando das bases dos transistores feito pelo circuito de comando que utiliza um microcontrolador permite a gera o de pulsos para o motor com tens o e freq ncia controladas O formato dos pulsos obedece ao princ pio de modula o denominado PWM Senoidal que permite um acionamento com corrente praticamente senoidal no motor A configura o do m dulo composta de transistores de pot ncia Usando transistores ao inv s de tiristores evitamos a utiliza o de elementos de comuta o para o desligamento
245. m C n vel do mar m 30 30 40 45 50 55 60 20 ioo ss ss s5 77 70 66 Tabela 1 7 1 3 Pot ncia permitida em da pot ncia do cat logo Tipo DC N A 1 7 2 TEMPERATURA AMBIENTE Motores que trabalham em temperaturas inferiores a 20C apresentam os seguintes problemas a Excessiva condensa o exigindo drenagem adicional ou instala o de resist ncia de aquecimento caso o motor fique longos per odos parado b Forma o de gelo nos mancais provocando endurecimento das graxas ou lubrificantes nos mancais exigindo o emprego de lubrificantes especiais ou graxa anticongelante conforme especificado no Manual de Instala o e Manuten o WEG 89 WEG Transformando Energia em Solu es Em motores que trabalham temperaturas ambientes constantemente superiores a 40 C o enrolamento pode atingir temperaturas prejudiciais isola o Este fato tem que ser compensado por um projeto especial do motor usando materiais isolantes especiais ou pela redu o da pot ncia nominal do motor 1 7 3 DETERMINA O DA POT NCIA TIL DO MOTOR NAS DIVERSAS CONDI ES DE TEMPERATURA E ALTITUDE Associando os efeitos da varia o da temperatura e da altitude a capacidade de dissipa o da pot ncia do motor pode ser obtida multiplicando se a pot ncia til pelo fator de multiplica o ot obtido na tabela 1 7 3 1 Tabela 1 7 3 1 Fator de multiplica o da pot ncia til em fun o da t
246. m quina podia auto excitar se O primeiro d namo de Werner Siemens possu a uma pot ncia de aproximadamente 30 watts e uma rota o de 1200rpm A m quina de Siemens n o funcionava somente como gerador de eletricidade Podia tamb m operar como motor desde que se aplicasse aos seus bornes uma corrente cont nua Em 1879 a firma Siemens amp Halske apresentou na feira industrial de Berlim a primeira locomotiva el trica com uma pot ncia de 2kW 9 WEG Transformando Energia em Solu es nova m quina de corrente cont nua apresentava vantagens em rela o m quina a vapor roda d gua e for a animal Entretanto o alto custo de fabrica o e sua vulnerabilidade em servi o por causa do comutador marcaram na de tal modo que muitos cientistas dirigiram suas aten es para o desenvolvimento de um motor el trico mais barato mais robusto e de menor custo de manuten o Entre os pesquisadores preocupados com esta id ia destacam se o iugoslavo Nicola Tesla o italiano Galileu Ferraris e o russo Michael Von Dolivo Dobrowolsky Os esfor os n o se restringiram somente ao aperfei oamento do motor de corrente cont nua mas tamb m se cogitou de sistemas de corrente alternada cujas vantagens j eram conhecidas desde 1881 Em 1885 o engenheiro eletricista Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases Ferraris apesar de ter inventado o motor de campo girante concluiu erroneamente que motores
247. m que se trava o motor b Este conjugado pode ser expresso em Nm ou mais comumente em percentagem do conjugado nominal c Na pr tica o conjugado de rotor bloqueado deve ser o mais alto poss vel para que o rotor possa vencer a in rcia inicial da carga e possa aceler la rapidamente principalmente quando a partida com tens o reduzida Na curva abaixo destaca se e define se alguns pontos importantes Os valores dos conjugados relativos a estes pontos s o especificados pela norma NBR 7094 da ABNT e ser o apresentados a seguir 5 Cinjuiado Escorregamento 5 m ximo Os ae Conjugado 0 ji Conjugado com rotor bloqueado Cp J Rota o Ny g Figura 1 42 Curva conjugado x rota o 1 4 1 2 CATEGORIAS VALORES M NIMOS NORMALIZADOS Conforme suas caracter sticas de conjugado em rela o a velocidade e corrente de partida os motores de indu o trif sicos com rotor de gaiola s o classificados em categorias 55 WEG Transformando Energia em Solu es cada uma adequada a um tipo de carga Estas categorias s o definidas em norma NBR 7094 e s o as seguintes 1 4 1 2 1 CATEGORIA N Conjugado de partida normal corrente de partida normal baixo escorregamento Constituem a maioria dos motores encontrados no mercado e prestam se ao acionamento de cargas normais com baixo conjugado de partida como bombas e m quinas operatrizes conjugado linear e parab lico 1 4 1 2 2 CATEGORIA
248. mando Energia em Solu es Como vimos o controle vetorial representa sem duvida um avan o tecnol gico significativo aliado as performances din micas de um acionamento CC e as vantagens de um motor CA porem em alguns sistemas que utilizam controle vetorial necess rio o uso de tacogerador de pulsos acoplado ao motor para que se tenha uma melhor din mica o que torna o motor especial Al m disso a fun o de regenera o mais complicada pois requer circuitos adicionais tais como ponte retificadora antiparalela na entrada e hardware adicional para regenera o em compara o a um acionamento por motor CC e conversor CA CC 3 3 3 4 OBSERVA ES E CONSIDERA ES IMPORTANTES 1 Quanto menor a tens o e a frequ ncia do estator mais significativa a queda de tens o no estator de modo que para baixas frequ ncias mantendo se a proporcionalidade entre a frequ ncia e a tens o o fluxo e consequentemente o conjugado da m quina diminui bastante Para que isto seja evitado a tens o do estator para baixas fregii ncias deve ser aumentada atrav s da compensa o IxR conforme figura a seguir U1 10Hz f Figura 3 33 Curva caracter stica U f com compensa o IxR Para a faixa compreendida entre O a aproximadamente 10 Hz a rela o entre U e amp n o determinada facilmente pois dependem tanto de f frequ ncia estat rica como de f fregii ncia rot rica Portanto a eleva o da tens
249. mente adequados para suportar tais circunst ncias com elevada confiabilidade sem apresentar problemas de qualquer esp cie A WEG produz variada gama de motores el tricos com caracter sticas t cnicas especiais apropriadas utiliza o em estaleiros instala es portu rias ind stria do pescado e m ltiplas aplica es navais al m das ind strias qu micas e petroqu micas e outros ambientes de condi es agressivas S o a prova de tempo e adequados aos mais severos regimes de trabalho Os motores WEG para ambientes agressivos IP W 55 distinguem se dos de prote o IP54 pelas seguintes caracter sticas e Enrolamento duplamente impregnado carca as 225 355 e Pintura anti corrosiva alqu dica externa 94 WEG Transformando Energia em Solu es Placa de caracter sticas em a o inoxid vel Elementos de montagem zincados Retentor de veda o entre o eixo e as tampas Caixa de liga o vedada com juntas de borracha Espuma na passagem dos cabos de liga o pela carca a Ventilador de material n o faiscante Drenos autom ticos de sa da de gua condensada no interior do motor Terminal para conex o do fio terra no interior da caixa de liga o Placa de bornes Rolamentos com folga C3 carca a 160L 355 Sistemas de relubrifica o graxeiras carca as 225 355 Opcionais quando exigidos pelo cliente Isolamento classe F 155 C ou H 180 0 Pintura a base de resina ep xi Impregn
250. mento possa ter e consequentemente a velocidade a pot ncia de sa da do motor principal pode ser mantida constante por isso que este tipo de cascata eletromec nica chamada de CASCATA DE POT NCIA CONSTANTE OBSERVA ES a Com respeito s perdas de energia o controle de velocidade por conex o cascata demonstra ser econ mico b Com as conex es cascata consideradas acima a faixa de controle de velocidade est praticamente limitada valores de 1 1 5 a 1 2 Algum aumento adicional na faixa requer um conversor rotativo e motor CC de tamanho extra 3 2 4 2 3 CASCATA SUBS NCRONA A cascata sub s ncrona tamb m chamada de cascata de conversores reguladores obtida da substitui o de uma cascata de m quinas por um dispositivo semicondutor e um transformador A cascata de conversores reguladores substitui o conversor rotativo por um retificador e o conjunto motogerador do lado da rede por um inversor controlado pela rede Ud ll L Figura 3 13 Cascata sub s ncrona Onde Ud Tens o rot rica retificada link DC Uv Tens o CA na sa da da ponte inversora 175 WEG Transformando Energia em Solu es A contratens o necess ria regula o do escorregamento controle de velocidade fornecida pelo inversor O valor desta contratens o ajustado continuamente atrav s de varia o do comando regulador Ela ao contr rio da opera o com res
251. mentos 4 5 5 MOMENTO DE IN RCIA L A in rcia da carga acionada uma das caracter sticas fundamentais para verificar atrav s do tempo de acelera o se o motor consegue acionar a carga dentro das condi es exigidas pelo ambiente ou pela estabilidade t rmica do material isolante uma medida da resist ncia que um corpo oferece a uma mudan a em seu movimento de rota o em torno de um dado eixo Depende do eixo em torno do qual ele est girando e tamb m da forma do corpo e da maneira como sua massa est distribu da O momento de in rcia total do sistema a soma dos momentos de in rcia da carga e do motor Jt Jm Jce 28 Onde Jt o momento de in rcia total kg m Jce o momento de in rcia da carga referido ao eixo do motor kg m Jm o momento de in rcia do motor kg m No caso de uma m quina que tem rota o diferente do motor polias ou engrenagens dever ser referida a rota o nominal do motor conforme a figura 14 e a equa o 29 265 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 14 Momento de in rcia com velocidades diferentes Jce Jc Nc Nm J N Nm Jo N2 Nm J N3 Nm 29 Onde Jce o momento de in rcia da carga referido ao eixo do motor kg m Jc o momento de in rcia da cargalkg m Nc a rota o da carga rad s Nm a rota o do motor rad s 266 WEG Transformando Energia em Solu es Alguns momentos de in rcia
252. mida e conjugado em tens o nominal ou reduzida caso n o seja poss vel com a nominal Ensaio de tens o secund ria para motores com rotor enrolado Ensaio de eleva o de temperatura Ensaio da resist ncia el trica a quente Ensaios relativos a pot ncia fornecida Medi o do rendimento fator de pot ncia corrente e velocidade com 50 75 e 100 da pot ncia nominal e Ensaio de conjugado m ximo em tens o nominal ou reduzida caso n o seja poss vel com a nominal e Ensaio de tens o suport vel 1 11 3 ENSAIOS ESPECIAIS e Ensaio com rotor bloqueado Levantamento das curvas caracter sticas da corrente e pot ncia consumida e conjugado em fun o da tens o e Ensaio de partida Levantamento das curvas caracter sticas de conjugado e corrente em fun o da velocidade A tens o deve ser nominal ou reduzida caso n o seja poss vel com a nominal e Ensaio de sobrevelocidade 142 WEG Transformando Energia em Solu es Ensaio de n vel de ru do Ensaio de tens o no eixo Ensaio de vibra o 143 E WEG Transformando Energia em Solu es 2 ESPECIFICA O DE MOTORES EL TRICOS 2 1 POT NCIA NOMINAL Quando deseja se escolher um motor para acionar uma determinada carga preciso conhecer o conjugado requerido pela carga e a rota o que esta carga deve ter em condi es nominais Conhecendo se tamb m o tipo de acoplamento poss vel saber qual a rota o nominal do motor P
253. minal ns Rota o s ncrona Cm n Conjugado m nimo o menor conjugado desenvolvido pelo motor ao acelerar desde a velocidade zero at a velocidade correspondente ao conjugado m ximo Na pr tica este valor n o deve ser muito baixo isto a curva n o deve apresentar uma depress o acentuada na acelera o para que a partida n o seja muito demorada sobreaquecendo o motor especialmente nos casos de alta In rcia ou partida com tens o reduzida Cm x Conjugado m ximo o maior conjugado desenvolvido pelo motor sob tens o e frequ ncia nominais sem queda brusca de velocidade Na pr tica o conjugado m ximo deve ser o mais alto poss vel por duas raz es principais e O motor deve ser capaz de vencer sem grandes dificuldades eventuais picos de carga como pode acontecer em certas aplica es como em britadores calandras misturadores e outras 54 WEG Transformando Energia em Solu es e O motor n o deve arriar isto perder bruscamente a velocidade quando ocorrem quedas de tens o momentaneamente excessivas C Conjugado com rotor bloqueado ou conjugado de partida ou ainda conjugado de arranque o conjugado m nimo desenvolvido pelo motor bloqueado para todas as posi es angulares do rotor sob tens o e frequ ncia nominais Coment rios a Esta defini o leva em considera o o fato de que o conjugado com o rotor bloqueado pode variar um pouco conforme a posi o e
254. mo umidade vibra es ambientes corrosivos e outros Dentre todos os fatores o mais Importante sem d vida a temperatura de trabalho dos materiais isolantes empregados Um aumento de 8 a 10 graus na temperatura da isola o reduz sua vida til pela metade Quando fala se em diminui o da vida til do motor n o se refere s temperaturas elevadas quando o isolante se queima e o enrolamento destru do de repente Vida til da isola o em termos de temperatura de trabalho bem abaixo daquela em que o material se queima refere se ao envelhecimento gradual do isolante que vai se tornando ressecado perdendo o poder isolante at que n o suporte mais a tens o aplicada e produza o curto circuito A experi ncia mostra que a isola o tem uma dura o praticamente ilimitada se a sua temperatura for mantida abaixo de um certo limite Acima deste valor a vida til da isola o vai se tornado cada vez mais curta medida que a temperatura de trabalho mais alta Este limite de temperatura muito mais baixo que a temperatura de queima do isolante e depende do tipo de material empregado Esta limita o de temperatura refere se ao ponto mais quente da isola o e n o necessariamente ao enrolamento todo Evidentemente basta um ponto fraco no interior da bobina para que o enrolamento fique inutilizado 1 6 1 2 1 VIDA TIL DE UMA M QUINA CC Da mesma forma que o motor de indu o a vida til de uma m quina CC d
255. mpo Girante Figura 7 Analogia do transformador com o motor A grosso modo o motor de indu o ass ncrono nada mais que um transformador com o secund rio rotativo no qual a tens o e a corrente induzidas est o numa freq ncia diferente do prim rio Esta condi o essencial para o desenvolvimento da a o motriz O estator uma parte est tica do motor de indu o constitu do por um n cleo de chapas finas de a o magn tico tratadas termicamente para reduzir ao m nimo as perdas por correntes parasitas e por histerese Essas chapas t m a forma de um anel com ranhuras internas e servem para acomodar os conjuntos de bobinas ou simplesmente enrolamentos que ir o criar o campo girante As bobinas localizadas nas ranhuras do estator recebem a pot ncia el trica diretamente da rede semelhan a do prim rio de um transformador Inserido no interior do estator encontra se o rotor igualmente constitu do por um n cleo de chapas magn ticas quase sempre com as mesmas caracter sticas das chapas do estator Essas chapas s o ranhuradas externamente para acomodar as bobinas do rotor ou mais comumente as barras que fazem o papel das bobinas no caso de rotor de gaiola Como haver indu o nas bobinas ou nas barras do rotor ele se comporta como um secund rio rotativo de um transformador Montando tr s bobinas independentes defasadas de 720 no espa o e fazendo que cada uma delas seja percorrida por correntes el tr
256. na o de 60 com a vertical Respingos de todas as dire es Jatos de gua de todas as dire es gua de vagalh es Imers o tempor ria Imers o permanente Tabela 1 7 5 1 2 2 Algarismo indica o grau de prote o contra penetra o de gua no Interior do motor As combina es entre os dois algarismos isto entre os dois crit rios de prote o est o resumidos na tabela 1 7 5 1 3 Nota se que de acordo com a norma a qualifica o do motor em cada grau no que se refere a cada um dos algarismos bem definida atrav s de ensaios padronizados e n o sujeita a Interpreta es como acontecia anteriormente 92 WEG Transformando Energia em Solu es 1 Algarismo 2 Algarismo Prote o contra Prote o contra Prote o contra contato corpos estranhos gua Toque acidental com a m o Motores Abertos Toque com os Toque com ferramentas Prote o completa Motores contra toque Fechados Prote o completa contra toque Prote o completa contra toques os Tabela 1 7 5 1 3 Graus de prote o 1 7 5 2 TIPOS USUAIS DE PROTE O 1 7 5 2 1 MOTORES DE BAIXA TENS O Corpos estranhos s lidos de dimens es acima de 50mm Corpos s lidos estranhos de dimens es de Corpos estranhos s lidos de dimens es acima de Imm Prote o contra ac mulo de poeiras nocivas Prote o contra ac mulo de poeiras nocivas Prote o contra ac mulo de poeiras nocivas Pingos de
257. na alimenta o do conversor O uso de filtros supressores se faz necess rio pelo fato de que na corrente pulsante que circula entre o conversor e a rede existem al m das harm nicas de baixa ordem harm nicas de 5 7 11 e 13 ordem basicamente harm nicas de ordem superior que ultrapassam a frequ ncia de 100 kHz r dio frequ ncia A reat ncia de rede que est instalada na entrada do conversor utilizada para reduzir principalmente as harm nicas de corrente de baixa ordem sendo que esta n o tem efeito algum para as harm nicas de alta frequ ncia Para estas fregii ncias que n o podem ser atenuadas pela reat ncia de rede s o utilizados o que se define por FILTROS DE LINHA Estes filtros de linha s o circuitos formados por capacitores e indutores associados que podem efetuar a atenua o de determinadas fregii ncias cr ticas definidas a princ pio Estas frequ ncias cr ticas podem causar interfer ncia eletromagn tica em equipamentos sens veis tais como equipamentos de telecomunica es sistemas digitais de computa o sistemas de transmiss o de dados etc 3 4 3 4 CORRE O DO FATOR DE POT NCIA Cuidados para a instala o de bancos de capacitores na presen a de harm nicos Um grande problema decorrente da necessidade de melhoria de fator de pot ncia dos consumidores refere se ao fato de que a aplica o conjunta de bancos de capacitores com os diversos tipos de cargas presentes nos sistema Industriai
258. nc Rota o da carga nn Rota o nominal do motor J J A in rcia total de uma carga um importante fator para a determina o do tempo de acelera o 1 4 3 TEMPO DE ACELERA O Para verificar se o motor consegue acionar a carga ou para dimensionar uma instala o equipamento de partida ou sistema de prote o necess rio saber o tempo de acelera o desde o instante em que o equipamento acionado at ser atingida a rota o nominal O tempo de acelera o pode ser determinado de maneira aproximada pelo conjugado m dio de acelera o J A t 2Any 24n gt C C C a mm d rm d Onde ta tempo de acelera o em segundos neo 2 J momento de in rcia total em kgm NN rota o nominal em rota es por segundo Cinm d conjugado m dio de acelera o do motor em Nm Cim d conjugado m dio de acelera o de carga referido ao eixo em Nm 59 WEG Transformando Energia em Solu es Ja momento de in rcia do motor Ja momento de in rcia da carga referido ao eixo Ca conjugado m dio de acelera o O conjugado m dio de acelera o obt m se a partir da diferen a entre o conjugado do motor e o conjugado da carga Seu valor deveria ser calculado para cada intervalo de rota o a somat ria dos intervalos forneceria o tempo total de acelera o Por m na pr tica suficiente que se calcule graficamente o con
259. ncia dentro da faixa tima para a qual foi projetado 140 WEG Transformando Energia em Solu es 1 10 1 GUIA DE SELE O DO TIPO DE MOTOR PARA DIFERENTES CARGAS Tipo de carga Bombas centr fugas ventiladores furadeiras compressores retificadoras trituradoras Conjugado requerido Entre le 1 5 vezes o conjugado nominal Entre 2 e 3 vezes o conjugado nominal Valores m ximos entre 200 e 250 do nominal N o maior que 2 vezes o conjugado nominal Caracter sticas da carga Condi es de partidas f ceis tais como engrenagens intermedi rias baixa in rcia ou uso de acoplamentos especiais simplificam a partida M quinas centr fugas tais como bombas onde o conjugado aumenta em fun o do quadrado da velocidade at um m ximo conseguindo na velocidade nominal Na velocidade nominal pode estar sujeita a pequenas sobrecargas Conjugado de partida alto para vencer a elevada in rcia contra press o atrito de parada rigidez nos processos de materiais ou condi es mec nicas similares Durante a acelera o o conjugado exigido cai para o valor do conjugado nominal desaconselh vel sujeitar o motor sobrecargas durante a velocidade nominal Tipo de motor usado Conjugado normal Corrente de partida normal Categoria N Conjugado de partida alto Corrente de partida normal Categoria N Bombas alternativas compressores carregadores alimentadores laminadores de b
260. ndependente e classe de isolamento melhorada classe F para que permitam a sua opera o em velocidades reduzidas sem problemas de sobreaquecimento e redu o de sua vida til A rota o do motor de corrente cont nua expressa por Vs R xI kx Onde UA Tens o de armadura Vcc Ia Corrente de armadura Acc Ra Resist ncia de armadura k Constante Dm Fluxo magnetizante n Rota o rpm 14 WEG Transformando Energia em Solu es Os motores de corrente cont nua permitem tamb m a opera o com rota es al m da rota o nominal utilizando se o que se caracteriza por ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO que o aumento da rota o atrav s da redu o do fluxo magnetizante e conseq ente redu o de torque conforme descrito na regi o II da figura a seguir Conjugado Regi o de Opera o Normal Regi o de Enfraquecimento de Campo En 10 fn feiim Figura 1 4 Caracter stica do conjugado x rota o do motor CC Figura 1 5 Motor Corrente Cont nua 1 2 2 CONCEITOS B SICOS 1 2 2 1 CONJUGADO O conjugado tamb m chamado de torque ou bin rio a medida do esfor o necess rio para girar o eixo Para medir o esfor o necess rio para fazer girar o eixo n o basta definir a for a empregada preciso tamb m dizer a que dist ncia do eixo a for a aplicada O esfor o medido pelo conjugado que o produto da for a pela dist ncia C Fx 1 2 2 1 1 A uni
261. nor que outras formas de onda pulsantes tais como formas de onda quadrada onda trapezoidal onda escalonada e pulsos de largura n o controlada conforme as figuras a seguir 222 WEG Transformando Energia em Solu es U U4 U o Lda LCI L E Figura 3 47 Formas de onda a Quadrada b Trapezoidal c Escalonada Esta t cnica de PWM assegura uma rota o regular e uniforme dos motores mesmo em velocidades baixas devido a uma forma de onda de corrente de sa da muito semelhante da senoidal Pas E al N A Av h S Em ed Sy PWM SENOIDAL O O Z DO MOTOR Figura 3 48 PWM Senoidal e forma de onda da corrente do motor Para determinar os pontos de disparo necess rios para sintetizar corretamente a modula o por largura de pulsos um m todo pode ser usado tomando se uma sen ide de refer ncia e atrav s do circuito de controle comparar essa sen ide com uma forma de onda triangular como mostra a figura a seguir 223 WEG Transformando Energia em Solu es o de Velocidade E Onda triangular Ce
262. ntado o que permite um controle autom tico do processo a partir de uma refer ncia set point definida 232 WEG Transformando Energia em Solu es pelo mesmo e ajustada programada diretamente no conversor de frequ ncia Como exemplo temos o controle de vaz o MOTOR BOMBA SENSU FREQU CN wN Figura 3 59 Controle de vaz o com conversor de freq ncia Em muitas aplica es com a utiliza o do Regulador PID interno evita se o uso de um controlador de processo externo ao conversor A seguir detalhamos alguns aspectos pr ticos relacionados a circuitos de regula o em malha fechada 3 6 3 3 2 CIRCUITOS DE REGULA O O principal objetivo de um conversor regular a velocidade do motor tornando a insens vel s varia es de carga Atrav s de um sinal de refer ncia Ex 0 10 Vcc 0 15 Vcc 0 20 mA 4 20 mA etc ajustamos um n vel de velocidade desejado que dever ser mantido independente da carga Para a constru o de circuitos de regula o s o usados amplificadores operacionais cujas principais caracter sticas s o Alta imped ncia de entrada alto ganho e baixa in rcia Os circuitos de regula o devem possuir as seguintes caracter sticas 1 Baixo desvio entre o valor de controle e o valor controlado 2 Alta estabilidade 3 Boa din mica de regula o isto
263. ntermedi rio link DC de tal forma que a forma o da tens o de sa da completamente independente da rede em termos de tens o e frequ ncia Os conversores indiretos podem ainda ser classificados quanto s caracter sticas de seu circuito intermedi rio e Circuito Intermedi rio com Corrente Imposta e Circuito Intermedi rio com Tens o Imposta 3 3 2 2 1 T CNICA DE CORRENTE IMPOSTA Contrariamente ao conversor de frequ ncia de tens o imposta conversores convencionais vide item 2 2 2 onde a tens o do circuito intermedi rio CC imposta ao motor e a amplitude e o ngulo de fase da corrente do motor depende da carga nos conversores de freq ncia de corrente imposta a corrente imposta ao motor e consequentemente a amplitude e o ngulo de fase da tens o do motor que dependem das condi es de carga do motor Basicamente o conversor composto de um retificador controlado tiristores um circuito intermedi rio CC com uma indut ncia respons vel pela corrente imposta e de um Inversor com diodos de bloqueio e capacitores de comuta o conforme descrito na figura ld c AF Tamai d Tra a CPI E H s S0 A0HT Figura 3 21 a Blocodiagrama de conversor por corrente imposta b Formas de onda de tens o e corrente Os diodos de bloqueio servem para desconectar os capacitores do motor Como neste circuito a rela o de fase entre a tens o e a corrente do motor ajusta se automaticamente de
264. nterna de um tanque de combust vel A atmosfera explosiva est sempre presente e Zona l Regi o onde a probabilidade de ocorr ncia de mistura inflam vel e ou explosiva est bS associada opera o normal do equipamento e do processo A atmosfera explosiva est frequentemente presente e Zona 2 Locais onde a presen a de mistura inflam vel e ou explosiva n o prov vel de ocorrer e se ocorrer por poucos per odos Est associada opera o anormal do equipamento e do processo Perdas ou uso negligente A atmosfera explosiva pode acidentalmente estar presente De acordo com a norma NEC as reas de risco s o classificadas em divis es e Divis o I Regi o onde se apresenta uma ALTA probabilidade de ocorr ncia de uma explos o 108 WEG Transformando Energia em Solu es e Divis o II Regi o de menor probabilidade Ocorr ncia de mistura inflam vel Normas a E Cont nua Em condi o normal Em condi o anormal IEC Zona 1 Zona Comparativo entre ABNT IEC e NEC API 1 8 3 1 CLASSES E GRUPOS DAS REA DE RISCO e Classes Referem se natureza da mistura O conceito de classes s adotado pela norma NEC e Grupos O conceito de grupo est associado composi o qu mica da mistura Classe I Gases ou vapores explosivos Conforme o tipo de g s ou vapor tem se GRUPO B hidrog nio butadieno xido de eteno GRUPO C ter et lico etileno
265. o e Motor s ncrono funciona com velocidade fixa utilizado somente para grandes pot ncias devido ao seu alto custo em tamanhos menores ou quando se necessita de velocidade invari vel 243 WEG Transformando Energia em Solu es e Motor de indu o funciona normalmente com velocidade constante que varia ligeiramente com a carga mec nica aplicada ao eixo Devido a sua grande simplicidade robustez e baixo custo o motor mais utilizado de todos sendo adequado para quase todos os tipos de m quinas acionadas encontradas na pr tica Atualmente poss vel controlarmos a velocidade dos motores de indu o com o aux lio de inversores de frequ ncia L O servomotor um motor que pode ter a velocidade e ou posi o de seu eixo controladas Um servomotor deve necessariamente ter um sistema de pot ncia e outro de controle para poder desempenhar sua fun es Eles s o aplicados em M quinas ferramenta a comando num rico CNC Sistemas de posicionamento Linhas de transporte Rob s industriais Sistemas flex veis de manufatura e etc Nestas aplica es o torque m ximo requerido est entre 0 1 N m e 100 N m a velocidade entre zero parado e 10000 rpm e a pot ncia entre 0 1 kw e 20 kw Independente da aplica o espec fica os servomotores devem ter as seguintes caracter sticas gerais e Alta din mica de torque gt R pido controle de corrente e Alta din mica de velocidade gt Baixo momento de in
266. o Sabe se que o motor pode acionar cargas de pot ncias bem acima de sua pot ncia nominal at quase atingir o conjugado m ximo O que acontece por m que se esta sobrecarga for excessiva Isto for exigida do motor uma pot ncia muito acima daquela para a qual foi projetado o aquecimento normal ser ultrapassado e a vida do motor ser diminu da podendo ele at mesmo queimar se rapidamente Deve se sempre ter em mente que a pot ncia solicitada ao motor definida pelas caracter sticas da carga isto independentemente da pot ncia do motor ou seja para uma carga de 90 cv solicitada de um motor por exemplo independentemente deste ser de 75 cv ou 100 cv a pot ncia solicitada ao motor ser de 90 cv 1 6 5 FATOR DE SERVI O FS Chama se fator de servi o FS o fator que aplicado pot ncia nominal indica a carga permiss vel que pode ser aplicada continuamente ao motor sob condi es especificadas Note que trata se de uma capacidade de sobrecarga cont nua ou seja uma reserva de pot ncia que d ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condi es desfavor veis O fator de servi o n o deve ser confundido com a capacidade de sobrecarga moment nea durante alguns minutos Os motores WEG podem suportar sobrecargas at 60 da carga nominal durante 15 segundos O fator de servi o FS 1 0 significa que o motor n o foi projetado para funcionar continuamente acima de sua pot ncia nominal
267. o desgaste do mesmo Nesta condi o quando o rebolo novo a velocidade necess ria baixa e o conjugado alto Conforme ocorre o desgate do rebolo a rota o aumenta e o conjugado diminui podendo o motor operar acima de sua rota o nominal entrando em sua regi o de enfraquecimento de campo onde a curva de conjugado resistente da carga e o conjugado motor se assemelham 3 5 13 SISTEMAS DE DOSAGEM Entende se por sistemas de dosagem as aplica es as quais utilizam conversores de frequ ncia para variar a rota o do motor respons vel pela alimenta o do sistema em processos cont nuos e que n o envolvam controle preciso de quantidade volume ou vaz o Temos como exemplo aplica es tais como ESTEIRAS ROSCA SEM FIM e BOMBAS Nestes sistemas a quantidade a ser fornecida n o tem precis o e o controle de velocidade do dosador feito atrav s do conversor de frequ ncia A velocidade determinada em fun o de par metros do processo como corrente press o vaz o temperatura etc atrav s de um sistema de realimenta o malha fechada com opera o autom tica Para a utiliza o de conversor de freqi ncia nestas aplica es necess rio a utiliza o do Regulador PID Superposto para que o sistema responda de forma otimizada sem oscila es ou respostas muito lentas Para o dimensionamento do motor deve se levar em considera o os argumentos j discutidos 3 5 14 CENTR FUGAS As centr fugas s o equ
268. o pois muitas vezes a coloca o de conversores de freqi ncia convencionais se torna impratic vel devido a precis o de velocidade e controle de tra o do material sendo necess rio acionamentos por motores de corrente cont nua ou conversores de freqi ncia com controle vetorial Existem v rios tipos de bobinadores acionados pelo eixo da bobina onde n o necess rio que a velocidade do material a ser bobinado seja constante podendo no in cio a sua velocidade ser baixa e no final alta Nestas condi es a velocidade do motor n o varia sendo que a carga aumenta com o conseqiiente aumento do di metro da bobina Os bobinadores desbobinadores TANGENCIAIS s o sistemas acionados indiretamente onde o acionamento do rolo bobinador feito por um ou mais rolos suportes auxiliares tendo como caracter stica possuir o conjugado do tipo constante A velocidade do motor permanece constante durante todo o processo a fim de manter a velocidade superficial da bobina constante Este sistema bem mais simplificado tendo se apenas que atentar para a condi o de opera o do motor em baixas rota es sobreaquecimento 218 WEG Transformando Energia em Solu es 3 5 12 FRESADORAS Esta aplica o tem como caracter stica a necessidade de se manter a velocidade de desbaste retirada de material constante velocidade superficial do rebolo constante Para isto Interessante que se possa aumentar a velocidade do rebolo conforme
269. o conjugado do motor N m C2 o conjugado transmitido a carga N m i rela o de redu o admensional 263 WEG Transformando Energia em Solu es gt Trem de Engrenagens motoredutores O NA CARGA gt Figura 13 Detalhes do trem de engrenagens As engrenagens E e Es est o no mesmo eixo Intermedi rio e portanto mesma rota o 0 Assim a velocidade do eixo Intermedi rio ser dada por O r1 r2 21 A velocidade entre o eixo da carga e o eixo intermedi rio ser h r3 4 T4 22 Logo O r1 r2 r3 O r4 23 ay O r1 r2 r3 r4 24 Desprezando as perdas mec nicas do acoplamento tem se que as pot ncias mec nicas do motor e da carga s o as mesmas Assim Pm Cm 0 e Pc Cc o 25 Cc Cm Cm r1 r2 r3 r4 26 Considerando que o redutor n o ideal e tem um rendimento n de valor entre 0 1 a equa o 20 passa a ser CAM C2 0 m 27 264 WEG Transformando Energia em Solu es Um redutor de engrenagens tem geralmente baixo atrito e folgas desprez veis O rendimento costuma exceder 97 quando h um s trem de engrenagens tipicamente 1 lt 6 ronda os 95 com dois trens 6 lt 1 lt 40 e baixa para os 90 com tr s trens 1 gt 40 Rendimento de acoplamentos ver tabela 3 Roda dentada correia 97 98 25 100 Acoplamento hidr ulico Tabela 03 Faixa de rendimento dos acopla
270. o em baixas frequ ncias depende tamb m da frequ ncia do escorregamento e consequentemente da carga 2 Rela es U f acima dos valores nominais est o limitadas em fun o de que para altos valores de tens o ocorre a satura o e o consegiiente enfraquecimento do campo Combinando as equa es j apresentadas e com a considera o de pequenos valores de escorregamento e supondo fz proporcional a f podemos dizer que e o conjugado m ximo decresce com o quadrado da velocidade Un e o conjugado nominal decresce hiperb licamente com a velocidade 1 n e decresce aproximadamente com o quadrado do fluxo e aproximadamente a velocidade m xima com pot ncia constante 195 WEG Transformando Energia em Solu es 3 4 Figura 3 34 Enfraquecimento de campo para valores de tens o e frequ ncia acima dos nominais Em fun o de que as formas de onda tanto de tens o como de corrente produzidas pelos conversores de fregi ncia n o s o senoidais com um alto conte do de harm nicos de 5 7 11 e 13 ordem as perdas nos motores s o maiores Portanto faz se necess rio uma redu o nas caracter sticas nominais do motor de aproximadamente 10 O controle de velocidade de m quinas ass ncronas principalmente em aplica es que exigem elevadas din micas do acionamento mais dif cil do que nas m quinas de corrente cont nua Ao contr rio do motor CC no qual as gran
271. o sistema A liga o pode ser feita de duas maneiras representadas nos esquemas seguintes Nestes esquemas costuma se representar as tens es com setas inclinadas ou valores girantes mantendo entre si o ngulo correspondente defasagem 120 1 2 3 1 LIGA O TRI NGULO Ligando se os tr s sistemas monof sicos entre si como Indica a figura abaixo pode se eliminar tr s fios deixando apenas um em cada ponto de liga o e o sistema trif sico ficar reduzido a tr s fios L Ly e Ls Tens o de linha U a tens o nominal do sistema trif sico aplicada entre dois quaisquer dos tr s fios Li Lz e Ls Corrente de linha Ir a corrente em qualquer um dos tr s fios L L2 e L3 a lt A f2 I f3 Figura 1 14 liga o tri ngulo Tens o e corrente de fase U e I1 E a tens o e corrente de cada um dos tr s sistemas monof sicos considerados Figura 1 15 liga o tri ngulo Examinando o esquema da figura v se que U U I 31 1 7321 27 WEG Transformando Energia em Solu es Exemplo Tem se um sistema equilibrado de tens o nominal 220 volts A corrente de linha medida 10 amp res Ligando a este sistema uma carga trif sica composta de tr s cargas iguais em tri ngulos qual a tens o e a corrente em cada uma das cargas Tem se U U 220 volts em cada uma das cargas Se 1 IAAT es tem se I 0 5771 0 577 x 10 5 77 amp res em cada uma das cargas
272. o software do conversor par metros de programa o onde se define a inclina o de uma reta conforme ilustrado na figura a seguir atrav s de tr s pares U f de pontos distintos que s o Ponto m nimo ponto m dio e ponto m ximo Unom 1 fnom 2 f Figura 3 63 Curva U f ajust vel 237 WEG Transformando Energia em Solu es Esta caracter stica necess ria pois nestes casos o fluxo de magnetiza o do motor diferente dos motores padr es o que pode acarretar picos de corrente ou opera o com corrente acima da nominal do motor que podem ocasionar a sua destrui o ou bloqueio do conversor 3 6 3 6 REJEI O DE FREQU NCIAS CR TICAS SKIP FREQUENCY Este recurso utilizado quando o sistema a ser acionado possui faixas de opera o com rota es cr ticas e que n o podem ser utilizadas Como exemplo problemas de resson ncia mec nica em ventiladores que causam a vibra o excessiva do mesmo podem causar a destrui o de rolamentos e eixos A rejei o de frequ ncias cr ticas feita atrav s do ajuste da frequ ncia central e de uma banda em torno desta freq ncia a qual o conversor n o permitir acionar o motor conforme mostra a figura U 2 f fimin Ee f2min as Figura 3 64 Rejei o de freqi ncias cr ticas Quando da acelera o ou desacelera o do motor o conversor atua atrav s das rampas ajustadas passando pelas
273. oblema de efeito corona descargas eletrost ticas pontuais internas ao capacitor podendo a sua vida til variar de acordo com a express o 1 s t onde s a sobretens o e t a sobretemperatura ambos em p u do valor nominal Como a tens o medida em valor eficaz o pico de tens o que cont m harm nicos geralmente maior que o da mesma tens o que n o os cont m Assim o diel trico fica sujeito a um campo maior o que pode romper o diel trico e destruir o capacitor Sobretens es decorrentes de harm nicos O processo mais seguro poss vel para se avaliar a influ ncia de harm nicos em bancos de capacitores consiste em se fazer uma an lise harm nica efetiva comparando as medi es de correntes e tens es harm nicas ao longo do sistema com os estudos do alcance das harm nicas no mesmo De forma geral nas condi es normais de opera o seria suficiente especificar os bancos de capacitores com uma tens o nominal um pouco acima da tens o de opera o do sistema No entanto deve ser analisado o fen meno de amplifica o harm nica pelo sistema de resson ncia As correntes harm nicas amplificadas podem causar a queima dos fus veis aquecimento e danifica o dos capacitores A exist ncia da resson ncia pode ser confirmada pela confronta o das medi es de campo com resposta em fregii ncia do sistema isto gr ficos de imped ncia pr pria da barra em fun o da freqii ncia na resson ncia paralela
274. ocador de calor ar gua e Auto ventilado por dutos MGD MAD IC 33 Neste sistema o motor apresenta dois ventiladores acoplados internamente ao eixo o qual aspira o ar de um recinto n o contaminado que ap s atravessar o motor devolvido ao meio ambiente Recinto contaminado eq emo meo quo ia dd da e i E E aa Mia OPBUTUIRJUOS OLU O Recinto n o contaminado Figura 1 78 Motor auto ventilado por dutos 102 WEG Transformando Energia em Solu es e Ventila o independente com trocador de ar ar MGI MAI IC 0666 Neste sistema existe um ventilador independente que for a a circula o Interna do ar O outro ventilador independente aspira o ar ambiente e o faz circular atrav s do trocador de calor ar ar Figura 1 79 Motor com ventila o independente e trocador ar ar e Ventila o independente motor aberto MGV MAV IC 06 O ar ambiente for ado a circular atrav s do motor por dois ventiladores independentes acoplados no topo do motor e em seguida devolvido ao meio ambiente como mostra a figura abaixo Ar quente Ahhh ad ad Figura 1 80 Motor aberto com ventila o independente 103 WEG Transformando Energia em Solu es e Ventila o independente com trocador de calor ar gua MGL MAL IC W37481 Neste sistema existe um ventilador independente que for a a ventila o do ar Internamente ao motor atrav s do trocador de calor ar gua
275. odem suportar a press o durante uma explos o interna de uma mistura explosiva e que previne a transmiss o da explos o para uma atmosfera explosiva Figura 1 85 Princ pio da prote o Ex d O motor el trico de indu o de qualquer prote o n o estanque ou seja troca ar com o meio externo Quando em funcionamento o motor se aquece o ar no seu interior fica com uma press o maior que a externa o ar expelido quando desligada a alimenta o o motor se resfria e a press o Interna diminui permitindo a entrada de ar que neste caso est contaminado A prote o Ex d n o permitir que uma eventual explos o interna se propague ao ambiente externo Para a seguran a do sistema a WEG controla os valores dos Interst cios e as condi es de acabamento das juntas pois s o respons veis pelo volume de gases trocados entre o Interior e exterior do motor Al m de executar testes hidrost ticos em 100 das tampas caixas de liga es e carca as com uma press o quatro vezes maior que a verificada em testes realizados em laborat rios nacionais e internacionais de renome realiza tamb m testes de explos o provocada em Institutos de pesquisa reconhecidos como por exemplo o IPT de S o Paulo 113 WEG Transformando Energia em Solu es 1 9 CARACTER STICAS CONSTRUTIVAS 1 9 1 DIMENS ES As dimens es dos motores el tricos WEG s o padronizadas de acordo com a NBR 5432 a qual acompanha a Internationa
276. ominal de entrada e conversores com corrente gt ou 50A alimentados direto da rede e v rios conversores em um painel alimentados pela mesma rede e desejado fator de pot ncia na entrada gt 0 9 na condi o nominal II N O UTILIZAR QUANDO 209 WEG Transformando Energia em Solu es conversor com corrente lt 50A pot ncia da rede ou transformador de alimenta o lt ou 500 kVA conversor com corrente lt 50A pot ncia da rede ou transformador de alimenta o gt 500 kVA e queda na cablagem de alimenta o do conversor gt 2 na corrente nominal de entrada forem utilizados transformadores ou autotransformadores para alimenta o individual de conversores pot ncia menor que 3 vezes a pot ncia em kVA do conversor A pr pria reat ncia de dispers o de fluxo do transformador associado a resist ncia hmica dos fios fazem o papel da reat ncia de rede sendo esta portanto dispens vel Deve se dimensionar estas reat ncias para uma queda de tens o de 2 a 4 da tens o nominal de entrada quando circular a corrente nominal do conversor Isto se faz necess rio pelo fato de que n o se deve ter uma distor o na forma de onda da tens o de rede maior do que 4 0 9 D gt
277. onjugado resistente de 1 63 kgfm em 1780 rpm e a rede 380V 60Hz Determine o motor e o inversor recomendados Exerc cio 3 Um motor de 10 CV IV p los est instalado em uma esteira transportadora A mesma sempre parte a vazio Deseja se variar a velocidade da esteira utilizando um inversor de frequ ncia na ordem de 1 10 Dimensionar o Inversor e verificar se haver necessidade de trocar o motor Conside a temperatura ambiente de 40 C altitude menor que 100m e que o motor possui FS 1 15 a rede 440V 60Hz Exerc cio 4 Uma estrusora parte em determinadas condi es com o canh o de extrus o frio possuindo uma sobrecarga na partida de 1 8 vezes o conjugado nominal que possui valor de 120 kgfm Sua rota o varai de 100 rpm a 550 rpm possuindo uma redu o de 3 1 Sendo a temperatura ambiente de 45 C no local da instala o pr ximo ao canh o aquecido rede de 440V trif sica 60Hz Verificar se o motor capaz de acelerar a m quina de O rpm a 550 rpm em 10 seg Considerar a in rcia da carga igula a 1 5 vezes maior que a do motor n o referida Determine o motor e o Inversor recomendados 221 WEG Transformando Energia em Solu es Exerc cio 5 Um torno descascador de toras trabalha com uma varia o de velocidade de 400 a 660 rpm Supondo que n o existam sobrecargas no motor dimensionar o motor e o Inversor adequados sabendo se que o conjugado resistente da carga de 100 Nm em 600 rpm e que exist
278. ores que s o circuitos integrados para aplica o gen rica e microcontroladores que s o circuitos integrados para aplica es dedicadas Mem rias EPROM EEPROM RAM As mem rias em circuito integrado pode ser divididas em dois grupos distintos e Mem ria ROM Read Only Memory Mem ria apenas de leitura e Mem ria RAM Random Acess Memory Mem ria de acesso aleat rio As mem rias ROM s o designadas como mem rias de programa por serem mem rias que n o podem ser alteradas pelo programa por m tem a vantagem de n o perderem as suas informa es mesmo quando desligada a alimenta o As mem rias ROM s o utilizadas para armazenar os programas ou dados que n o necessitam ser alterados Entre os principais tipos de mem rias ROM podem ser destacados os seguintes 197 WEG Transformando Energia em Solu es e ROM M SCARA S o mem rias nas quais as informa es s o gravadas em sua fabrica o e PROM Programmable Read Only Memory S o mem rias que podem ser eletricamente program veis por m ap s programadas o seu conte do n o pode ser mais alterado e EPROM Erasable Programmable Read Only Memory S o mem rias que podem ser eletricamente program veis e podem ser apagadas posteriormente para serem reutilizadas com uma nova programa o Para serem apagadas estas mem rias devem ser expostas luz ultravioleta e EEPROM Electrical Erasable Programmable Read Only Memory Tamb m
279. ores Weg s o do tipo s ncrono brushless e se comp e de o um estator bobinado com enrolamento trif sico um rotor cil ndrico com m s permanentes um sensor de posi o absoluto do eixo do motor 251 WEG Transformando Energia em Solu es Com a mudan a dos par metros dos enrolamentos poss vel otimizar o acoplamento entre m dulos eletr nicos e motores em fun o da velocidade e pot ncia requeridas Como a perda calor do motor est localizada unicamente no estator que por sua vez est em contato com a carca a a dissipa o do calor para o meio ambiente facilitada A escolha do tipo de fm terras raras e do seu m todo de montagem influi de modo predominante nas dimens es nas caracter sticas de servi o e no custo da m quina el trica de modo a torn lo um elemento de qualifica o Os m s de terras raras t m caracter sticas magn ticas not veis mas de custo elevado devido a uma limitada disponibilidade mundial de mat ria prima que os comp e Com a sua utiliza o pode se minimizar todas as dimens es da m quina especialmente o momento de in rcia Por isso os servomotores com im s de terras raras s o justific veis naquelas aplica es onde necessitam das seguintes caracter sticas alta velocidade de resposta alto rendimento m xima compacticidade m xima confiabilidade Atualmente os m s permanentes usados pela Weg na constru o do rotor do servomotor s o compos
280. ormando uma gaiola A utiliza o do motor ass ncrono como servomotor n o traz modifica es significativas no motor em si Neste realizada a otimiza o do projeto do rotor a fim de diminuir ao m ximo as In rcias e a Inclus o de um sensor de posi o do rotor com elevada resolu o Frequentemente utilizada tamb m a ventila o for ada As vantagens na forma construtiva mec nica do motor por m levam a um modelamento complexo do servomotor ass ncrono Este modelo constitu do por um sistema de m ltiplas grandezas f sicas acopladas entre si dentre as quais grandezas internas do motor como o fluxo magn tico e o torque Estas grandezas n o podem ser medidas diretamente e podem ser obtidas somente atrav s de recursos t cnicos adicionais Para se obter o desacoplamento destas grandezas utilizado o princ pio de regula o por orienta o de campo A transforma o utilizada nos servomotores CA ass ncronos est referenciada no vetor de fluxo magn tico ao inv s do rotor como ocorre nos servomotores CA s ncronos Para a transforma o no sistema de coordenadas de campo o ngulo do vetor de fluxo deve ser conhecido em tempo real A medi o do vetor de fluxo com dispositivos auxiliares a princ pio poss vel mas n o pratic vel para aplica es industriais Assim empregado um modelo de fluxo que fornece um vetor de fluxo a partir de grandezas que podem ser medidas Para obter o desacoplamento perfeito
281. ortanto a pot ncia nominal do motor dada por P 27 n C 2 1 1 Onde Pi Pot ncia nominal do motor em Watt Ci Conjugado nominal do motor em Nm NN Rota o nominal do motor em rps Na equa o 2 1 1 considerou se que o conjugado requerido pela carga igual ao conjugado nominal do motor Esta considera o s verdadeira para acoplamento direto Quando o acoplamento for com redu o de velocidade o conjugado requerido pela carga deve ser referido ao eixo do motor da seguinte maneira Es TA 2 1 2 Mac Ny Onde nc Rota o da carga em rps Cen Conjugado de carga nominal dado em Nm Nac Rendimento do acoplamento NN Rota o nominal do motor em rps O rendimento do acoplamento definido por P Me E 2 1 3 P Onde Pe Pot ncia transmitida a carga em Watt Pa Pot ncia nominal do motor em Watt Na tabela 2 1 1 pode se observar o rendimento de alguns tipos de acoplamentos mais utilizados 144 WEG Transformando Energia em Solu es TIPO DE ACOPLAMENTO FAIXA DE RENDIMENTO Direto Embreagem Eletromagn tica Polia com Correia Planal Polia com Correia em Vi Engrenagem Roda Dentada Correia Card Acoplamento Hidr ulico Tabela 2 1 1 Rendimento de acoplamentos Obs Pot ncia normalmente expressa em kW que um m ltiplo do Watt Portanto 1 kW 1000 W Uma outra unid
282. os com rela o a faixa de varia o de velocidade conjugados Inicial e final do processo m nimo e m ximo e a exist ncia de redutores mec nicos 3 5 10 SISTEMAS DE ELEVA O Fazem parte desta fam lia de aplica es os GUINCHOS GUINDASTES PONTES ROLANTES ICAMENTO e ELEVADORES EM GERAL Nestes sistemas de eleva o a utiliza o de acionamentos por conversores de frequ ncia convencionais e motor de indu o trif sico n o geralmente aconselh vel pois neste caso o motor n o ter condi es de fornecer conjugado com rotor parado torque com rota o nula Esta condi o se faz necess ria por existir quando da partida no sistema de eleva o tanto na subida como na descida da carga um pequeno intervalo de tempo entre a gera o da rampa de acelera o e a consegiiente magnetiza o do motor gera o de correntes rot ricas induzidas devido ao escorregamento e consequente surgimento de conjugado motor em que 217 WEG Transformando Energia em Solu es ocorre a invers o de rota o do motor e conseqiente queda da carga podendo at haver o bloqueio do conversor pelo surgimento de picos de corrente consider veis Para este tipo de aplica o mais indicada a utiliza o de acionamentos por motores de corrente cont nua ou a utiliza o de conversores de frequ ncia por controle vetorial que tornam poss vel o fornecimento de torque mesmo com rota o nula 3 5 11 BOBINADORES DESBOBINADORES
283. os valores da tabela por so e Os valores da tabela acima s o v lidos para medi es realizadas com a m quina a vazio e desacoplada funcionando na fregii ncia e tens o nominais e Para m quinas que giram nos dois sentidos os valores da tabela se aplicam a ambos os sentidos e A tabela acima n o se aplica a m quinas montadas no local de instala o ver ISO 3945 e ISO 2372 motores trif sicos com comutador motores monof sicos motores trif sicos com alimenta o monof sica ou a m quinas acopladas a suas m quinas de acionamento ou cargas acionadas A tabela 1 9 5 3 2 indica os valores para a m xima velocidade de vibra o para as carca as NEMA 42 a 587 com balanceamento normal conforme norma NEMA MGl1 7 08 1993 125 WEG Transformando Energia em Solu es x M ximo valor eficaz da velocidade Rota o nominal rpm leio nm MO o Tabela 1 9 5 3 2 720 Obs as notas anteriores da tabela 1 9 5 3 1 s o tamb m v lidas 1 9 6 BALANCEAMENTO 1 9 6 1 DEFINI O Conforme a NBR 8008 balanceamento o processo que procura melhorar a distribui o de massa de um corpo de modo que este gire em seus mancais sem for as de desbalanceamento 1 9 6 2 TIPOS DE BALANCEAMENTO As principais aplica es por tipo de balanceamento s o apresentadas na tabela 1 9 6 2 1 Tipo de m quina Normal e M quinas sem requisitos especiais tais como m quinas N gr ficas laminadores bitadores bombas
284. ou ao eixo de um motor chamada CASCATA ELETROMEC NICA 0 0 princ pio do controle de velocidade consiste na introdu o de uma contratens o no rotor contr ria a f e m induzida O efeito o mesmo que para varia o de resist ncia rot rica Quanto maior a contratens o maior deve ser a f e m induzida no rotor para que o conjugado motor seja mantido Para vencer um determinado conjugado resistente deve circular no circuito do rotor uma corrente Para conjugado resistente constante introduzindo se no circuito do rotor uma contratens o Ea a tens o E deve aumentar do mesmo valor para que a corrente rot rica seja mantida Temos ent o desprezando se a varia o de X42 com a fregii ncia a seguinte equa o para a corrente rot rica EE IR 4X Assim a tens o E2 s pode ser aumentada com o aumento da frequ ncia do rotor Como fo f f onde f frequ ncia de rota o do eixo ent o a velocidade deve diminuir para que com a frequ ncia de rede f constante a frequ ncia do rotor f2 seja aumentada Algumas das variantes poss veis de conex o cascata para controle de velocidade de motor de indu o s o mostradas abaixo Onde RC um conversor rotativo que converte a energia devido ao escorregamento em energia CC I Er Rrh o Figura 3 10 Cascata e
285. ou mesmo por corrente met lica As polias em V quando acionadas pelo parafuso de ajuste sofrem varia es em seus di metros Digamos por exemplo que uma delas a Polia Motriz aumentou o seu di metro para um determinado valor quando movimentado o parafuso de ajuste Essa movimenta o do parafuso provocou uma diminui o exatamente igual no di metro da polia movimentada Assim sendo com o aux lio destes mecanismos poderemos ajustar a velocidade do acionamento Para que estes mecanismos funcionem bem necess rio que n o existam quaisquer folgas nas transmiss es mec nicas do acionamento bem como no pr prio P I V 3 2 2 VARIADORES HIDR ULICOS 3 2 2 1 MOTOR HIDR ULICO Este m todo permite varia o cont nua de velocidade O motor hidr ulico de deslocamento positivo projetado e desenvolvido para converter a pot ncia hidr ulica de um flu do em pot ncia mec nica Esta convers o feita atrav s de um dispositivo de engrenagens planet rias ou atrav s de acionamento de pist es com controle efetuado por v lvulas e que permite se obter as seguintes caracter sticas e Baixa rota o 5 a 500 rpm aproximadamente e Elevado torque 167 WEG Transformando Energia em Solu es felocidade E e Permite rota o nos dois sentidos e Motores de baixa pot ncia e Baixo custo 2 Para o acionamento dos motores hidr ulicos necess rio que se tenha um sistema hidr ulico a disposi o tubula
286. paralela sendo igual a 3 vezes a primeira 3 Liga o tri ngulo s rie valendo o dobro da primeira 4 Liga o estrela s rie valendo RE vezes a terceira Mas como esta tens o seria maior que 600V indicada apenas como refer ncia de liga o estrela tri nguilo 42 WEG Transformando Energia em Solu es Exemplo 220 380 440 760 V Este tipo de liga o exige 12 terminais e a figura 1 29 mostra a numera o normal dos terminais e o esquema de liga o para as tr s tens es nominais E 7i 4810 12 o 5 2 11 a 380v 2w 22 380v 38v 220 i L 380V ooa A o Figura 1 29 1 3 2 3 TENS ES DE LIGA ES NORMAIS A tabela 1 3 2 4 1 mostra as tens es nominais m ltiplas mais comuns em motores trif sicos e sua aplica o s tens es de rede usuais Observa es e A partida direta ou com chave compensadora poss vel em todos os casos abaixo e A liga o para 660V ou 760V usada somente para liga o com chave estrela tri ngulo Todas as liga es para as diversas tens es s o feitas pelos terminais localizados na caixa de liga o e Todo motor traz o esquema para estas liga es Impresso na placa de identifica o Execu o dos Tens o de Partida com chave enrolamentos Servi o estrela tri ngulo 220V Sim AUR 380V N o 220V 230V N o 380 660 380V 220V Sim 220 380 440 760 380V N o 440V Sim Tabela 1 3 2
287. pera o Ajuste do regulador de velocidade Embora o inversor com encoder atrav s do self commisioning necess rio o ajuste dos par metros do regulador de velocidade em fun o da aplica o Para o sistema com controle sensorless tamb m preciso um ajuste fino pois o Inversor n o estima a constante mec nica da carga Estes ajustes dos par metros P e I geram uma melhor estabilidade e resposta din mica Opera o Abaixo de 3Hz O motor pode operar nesta freqi ncia desde que por um tempo pequeno caso contrario o Inversor perde a orienta o Precis o Est tica de Velocidade Depende apenas do m todo de medi o e da precis o da referencia de velocidade Ajuste Fluxo Corrente de Magnetiza o Enfraquecimento de Campo Quando o motor trabalha abaixo da rota o nominal com torque constante deve se manter o fluxo do motor no seu valor m ximo de modo a manter uma boa rela o entre torque e corrente estat rica Neste caso tem se que analisar a capacidade do Inversor em impor as correntes necess rias para que a orienta o de campo n o fique prejudicada e tem se como resultado uma oscila o de velocidade e a impossibilidade de atingir a velocidade desejada Neste ponto tem se que o Inversor deva ter uma margem de tens o suficiente para a imposi o das correntes mesmo na condi o de tens o de rede baixa para isso pode ser necess rio reduzir o ponto de inicio do enfraquecimento de campo 194 WEG Transfor
288. plementada com um conversor de tens o controlado em corrente Energia O Controlador gt de i controlado velocidade em corrente Motor S ntrono posi o angular O velocidade Figura 2 Diagrama de blocos do servoacionamento V se pelo esquema que neste tipo de m quina as correntes estat ricas podem ser usadas exclusivamente para produzir torque No caso da m quina de indu o parte dessas correntes tem de ser necessariamente despendida para criar o fluxo Os servomotores CA muito embora sejam mais dif ceis de controlar pois seus modelos matem ticos s o n o lineares fortemente acoplados e multi vari veis apresentam vantagens significantes relativamente aos motores CC Na tabela 1 mostra um comparativo entre os servoacionamentos CA e CC com suas vantagens e desvantagens 249 WEG Transformando Energia em Solu es o de Velocidade Servomotor CA Servomotor CC m o permanentes no sofa no estator Enrolamento no rotor Im s Im s permanentes no rotor no rotor Im s permanentes no estator Im s permanetes de Sam rio Cobalto terras Im s permanentes de ferrite diferen a do raras motor CC convencional Melhor dissipa o t rmica pela carca a Melhor dissipa o t rmica pela carca a t rmica pela carca a Retirada de ai do rotor dificultada transistores A A EE centr fuga Manuten o reduzida Manuten o das escovas 2 Manuten
289. positivos por onde o homem pode introduzir Informa es na m quina ou por onde a m quina pode enviar informa es ao homem Para os conversores de freqi ncia podemos citar os seguintes dispositivos e INTERFACE HOMEM x M QUINA um dispositivo de entrada sa da de dados onde o operador pode entrar com os valores dos par metros de opera o do conversor como ajuste de velocidade tempo de acelera o desacelera o frequ ncia m xima e m nima limita es de corrente etc e tamb m pode ter acesso aos dados de opera o do conversor como velocidade do motor corrente e tens o fornecida freqi ncia aplicada prote es atuadas etc e ENTRADAS E SA DAS ANAL GICAS s o meios de controlar monitorar o conversor atrav s de sinais eletr nicos anal gicos isto sinais em tens o 0 10 Vcc ou em corrente 0 20 mA 4 20 mA e que permitem basicamente fazer o controle de velocidade entrada e leituras de corrente ou velocidade sa da 198 WEG Transformando Energia em Solu es e ENTRADAS E SA DAS DIGITAIS s o meios de controlar monitorar o conversor atrav s de sinais discretos digitais como chaves Liga Desliga Este tipo de controle permite basicamente ter acesso a fun es simples como sele o de sentido de rota o bloqueio sele o de velocidades pr programadas etc e INTERFACE DE COMUNICA O SERIAL este meio de comunica o permite que o conversor seja controlado monitorado a dist
290. press o A B o e 2 6 2 Cxn Dxn E Onde Cy Conjugado motor em Nm n Rota o do motor em rps A B C D E Constantes positivas que dependem do projeto do motor O valor das constantes dependem do estado de satura o magn tica do n cleo do motor Representando a equa o 2 6 2 em um gr fico obtem se a curva caracter stica do conjugado do motor figura 2 11 Figura 2 11 Conjugado motor m dio Analiticamente o conjugado motor m dio pode ser calculado pela integral A n 2 6 3 mM Cxn Dxn E 156 WEG Transformando Energia em Solu es Como esta integral muito dif cil de ser resolvida na pr tica feita a integra o gr fica Isto n o muito complicado basta que se observe que a soma das reas A e A seja igual a rea As ver figura 2 11 Usualmente tem se a Para motores categorias N e H C mme d n n b Para motores categoria D C mme d 0 60xL2 xc C n 0 45 x Cr Cmar xC C C 2 6 4 2 6 5 Quando o conjugado nominal C dado em kgfm basta multiplicar por 9 81 para obtermos em Nm 157 WEG Transformando Energia em Solu es 2 7 TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO Tre Tempo de rotor bloqueado o tempo necess rio para que o enrolamento da m quina quando percorrido pela sua corrente de partida arranque atinja a sua temperatura limite partindo da temperatura atingida em condi es nominais de servi o
291. qualquer valor de conjugado at o limite do conjugado m ximo Assim poss vel fazer com que o motor tenha altos conjugados na partida com correntes relativamente baixas bem como faz lo funcionar numa dada velocidade com o valor de conjugado desejado Em cada uma das curvas da fam lia de curvas o motor comporta se de maneira que medida que a carga aumenta a rota o cai gradativamente velocidade s ncrona o conjugado motor torna se igual a zero Figura 1 35 Fam lia de curvas de conjugado x rota o para motores de an is A utiliza o de motores de an is baseia se na seguinte equa o 3XRXD Pp Ss xT xT 1 3 4 5 1 Onde s escorregamento R resist ncia rot rica Q l corrente rot rica A Do rota o s ncrona rad s T torque ou conjugado do rotor Nm p z perdas no rotor W 51 WEG Transformando Energia em Solu es T 66 99 A inser o de uma resist ncia externa no rotor faz com que o motor aumente o s provocando a varia o de velocidade Na figura 1 35 v se o efeito do aumento da resist ncia externa inserida ao rotor 1 3 4 6 PARTIDAS ELETR NICAS 1 3 4 6 1 SOFT STARTER O avan o da eletr nica permitiu a cria o da chave de partida a estado s lido a qual consiste de um conjunto de pares de tiristores SCR ou combina es de tiristores diodos um em cada borne de pot ncia do motor O ngulo de disparo de cada par de tiristores
292. r faiscas ou superf cies quentes em inv lucros de uso geral n o acend veis Divis o 1 1 8 6 EQUIPAMENTOS DE SEGURAN A AUMENTADA PROTE OEX E o equipamento el trico que sob condi es de opera o n o produz arcos faiscas ou aquecimento suficiente para causar igni o da atmosfera explosiva para o qual foi projetado Tempo tg tempo necess rio para que um enrolamento de corrente alternada que percorrido pela sua corrente de partida atinja a sua temperatura limite partindo da temperatura atingida em regime nominal considerando a temperatura ambiente ao seu m ximo Abaixo mostra se os gr ficos que ilustram como deve se proceder a correta determina o do tempo tg aC Figura 1 83 Diagrama esquem tico explicando o m todo de determina o do tempo tg Onde O temperatura C A temperatura ambiente m xima B temperatura em servi o nominal C temperatura limite t tempo O temperatura 1 eleva o da temperatura 2 eleva o da temperatura com rotor bloqueado 112 WEG Transformando Energia em Solu es t E min s 3 4 5 6 7 8910 la Iy Figura 1 84 Valor m nimo do tempo tg em fun o da rela o da corrente de arranque Ia Ix 1 8 7 EQUIPAMENTOS COM INV LUCROS A PROVA DE EXPLOS O PROTE O EX D E um tipo de prote o em que as partes que podem inflamar uma atmosfera explosiva s o confinadas em inv lucros que p
293. r uma id ia de como isto realizado Figura 11 Encoder absoluto multi turn Com rela o a sa da destes encoders podemos encontrar sa da paralela sa da serial ou comunica o em rede Para os encoders com sa da paralela para cada bit existe um condutor e o elemento de controle dever obviamente possuir uma porta paralela para leitura destes sinais Os encoders com sa da serial s o muito utilizados pois a grande maioria dos processadores no mercado utilizam este sistema de transmiss o de dados Existem algumas vantagens dentre as quais baixo custo em fun o do cabeamento maior velocidade de transmiss o at 1 5 G bps reduzido n mero de componentes maior imunidade a ru dos Os encoders com sa da para comunica o em rede tamb m s o seriais por m adotam protocolos amplamente conhecidos no mercado de automa o com por exemplo CAN Devicenet Interbus Profibus DP e entre outros As aplica es para este tipo de encoder seriam aquelas onde necessitamos fazer posicionamentos em um nica volta e que podem permanecer desativadas por um longo per odo de tempo tais como 259 WEG Transformando Energia em Solu es Radares Telesc pios Guindastes Manipuladores Rob s Comportas Sistemas de n vel Posicionamento de eixos Posicionamento de v lvulas Mesas planas etc 4 3 2 ENCODER INCREMENTAL Nestes encoders cada deslocamento angular representado pela gera o de
294. ra dissipar a energia acumulada no circuito intermedi rio durante desacelera es evitando sobretens o 294 WEG Transformando Energia em Solu es Cart o de pot ncia cont m retificador pr carga banco de capacitores do circuito intermedi rio inversor filtro de rede capacitores prote o contra surtos varistor transistor de frenagem drivers de comando isolados leitura das correntes de sa da fontes para alimenta o da eletr nica e dos drivers RS 252 ponto a ponto n o isolada galvanicamente do O V da eletr nica do servoconversor e permite dist ncias de at 10 m A taxa de transmiss o m xima 9600 bps bits por segundos RS 485 permitida atrav s de um m dulo opcional externo MIW 02 conversor RS 232 RS 485 Esta Interface isolada galvanicamente e permite dist ncias de at 1200 m Frenagem reost tica empregada na maioria das aplica es de servoconversores onde se deseja tempos muito curto de desacelera o ou ainda no caso de cargas de elevada in rcia Durante a desacelera o a energia cin tica regenerada no link DC circuito intermedi rio Esta energia carrega os capacitores elevando a tens o poss vel instalar at 02 m dulos RF 200 em paralelo no caso de cargas de elevada in rcia ou instala o de servoconversores em paralelo Em aplica es de baixa energia cin tica poss vel a utiliza o de apenas um m dulo RF 200 para um grupo d
295. ra o dispositivo de regula o fechado e ao mesmo tempo promover uma circula o cont nua de corrente no circuito CC OBSERVA ES E CONSIDERA ES IMPORTANTES 1 2 3 4 A faixa de controle da velocidade depende da carga A medida que a velocidade reduzida o motor perde consideravelmente a caracter stica de pequena varia o de velocidade em fun o de varia es de carga Para utilizar se completamente o motor as mudan as de velocidade deveriam ser feitas com torque constante As perdas no circuito rot rico s o proporcionais ao escorregamento e bastante significativas para conjugado resistente constante em toda faixa de velocidade Em fun o destes aspectos este sistema utilizado principalmente em aplica es de opera o intermitente curta dura o por exemplo equipamentos de I amento como guindastes talhas guinchos etc cargas com caracter stica de conjugado quadr tico desde que a faixa de varia o de velocidade seja pequena faixa de pot ncia t pica 5 a 50 kW 172 WEG Transformando Energia em Solu es 3 2 4 2 2 SISTEMA DE CONEX O CASCATA Em motores de indu o em conex o cascata a energia transferida do estator para o rotor devido ao escorregamento P2 s P n o perdida como nos sistemas descritos anteriormente mas devolvida depois da respectiva convers o ao circuito de alimenta o atrav s um conversor rotativo RC chamada CASCATA EL TRICA
296. reereeeenennds 54 1 4 1 2 Categorias Valores M nimos Normalizados so0soosssonoooeenenssssssssssssssssereressssssssssssss 55 E NEAL o rg RD E E E E E E EE 56 E SD O o a E a T EE E E E E 56 E SER O oo n ED A E E E RR RP E EE 56 1 4 1 3 Caracter sticas dos Motores WEG seessseessesseseseeseseeessessesseeeeeeeeeseeeeeeeeeeeeseeeeereeeeeeees 57 LA Torcia da Cari i encoi RED DR E E N a a i E E E EEEE Rii 58 L43 Tempo de Acclerat AOne a EEE EE a EEEE 59 L44 Rezime de Gg O OR RR RG RIA RR REED RR RAD RD RR 60 1 4 5 Corrente de Rotor Bloqueado cre errereeereeaeeeeeaaae nana E Eiaa 62 1 4 5 1 Valores M ximos Normalizados errar e aeee eee reeeereeeereeeea 62 LS 2 Indica o da Corrente os es isa o dio SOS da DA E Da dO 63 1 5 Regula o de Velocidade de Motores Ass ncronos de Indu o ccccceceececssssseeeeee 64 AA IROCU O isso iaardio ondas EEES 64 1 5 2 Varia o de N meros de POLOS saciniaitasuaaahonsbiaassisadanai ss anado nda ganas dias ia nadie doida ds as tadnd ia nidaM pandas 64 1 5 2 1 Motores de Duas Velocidades em Enrolamentos Separados iiiiiiiiie 64 1 5 2 2 Motores de Duas Velocidades com Enrolamentos por comuta o de P los 65 1 5 2 3 Motores Com Mais de Duas Velocidades e rrereeeea 65 1 5 3 Varia o do Escorregamento seeeereeererereeeereeerseeesesesssessssssssssssnnsssnnennnseeseeeereeereeereeeeree
297. rente ocorrer at que o torque do motor se iguale ao da carga Portanto a energia transferida do estator para o rotor devido ao escorregamento no motor de indu o principal por meio do conversor rotativo e dos motores auxiliares CC e CA devolvida rede de alimenta o A utiliza o completa da capacidade do motor neste m todo de controle de velocidade alcan ada com torque de sa da constante A outra varia o de conex o CASCATA ELETROMEC NICA mostrada a seguir MO wE Oe eo P1 I S P1 S RO e Figura 3 12 Cascata eletromec nica a com retifica o com conversor rotativo b com retifica o a diodos 174 WEG Transformando Energia em Solu es O motor de indu o principal partido da mesma forma que no esquema anterior A pot ncia rot rica devido ao escorregamento P2 menos as perdas neste caso devolvida ao eixo do motor principal como pot ncia mec nica por meio do motor CC Desprezando as perdas nas m quinas da cascata evidente que a pot ncia mec nica no eixo do motor Pee FP x 1 s esta pot ncia deve ser adicionada a pot ncia de escorregamento Pz s P que devolvida ao eixo do motor principal por meio do motor CC e do conversor rotativo Deste modo sem considerar o valor que o escorrega
298. requ ncia de opera o menor que 800 kHz Faixa de pot ncia de 10 VA at 10 kVA Tamanho reduzido dos drivers controladores WEG Transformando Energia em Solu es 3 6 5 ANEXO V COMPARATIVO DOS SISTEMAS DE VARIA O DE VELOCIDADE TIPO VANTAGENS DESVANTAGENS Apenas controle manual e local VARIADORES e E Esc Pe as sujeitas a desgastes e quebras MEC NICOS Ei Fator de pot ncia menor que 1 Utiliza o em baixas pot ncias o DORT Alto torque em baixas rota es E ana A deus o HIDR ULICOS E i Do E Manuten o Baixo rendimento Bai ordea o Dimens es e pesos elevados VARIADOR l a ra Ea Ea E Fator de pot ncia menor que 1 7LETROMAGN TICO ARE l Lubrifica o freq ente Permite sincronismo a Dif cil manuten o Velocidade m xima velocidade motor Baixo rendimento MOTORES Alto torque de partida Perdas proporcionais ao escorregamento DE Cono a ane Fator de pot ncia menor que 0 8 AN IS P Exist ncia de an is e escovas Pequena faixa de varia o VARIADORES Utiliza o de motores de indu o i ao kementa Maior escorregamento BE paso Fator de pot ncia vari vel e menor que 0 8 TENSAO Sistema eletr nico simples po as E ad Pequena faixa de varia o Alta precis o de velocidade ARa EAE A T ER Estudo 0 01 digital 0 1 anal gico S E Sincronismo com alta precis o RETO o a CONVERSORES A Manuten o Torque control vel CA C
299. rgia em Solu es 1 3 2 2 TENS O NOMINAL M LTIPLA A grande maioria dos motores fornecida com terminais do enrolamento relig veis de modo a poderem funcionar em redes de pelo menos duas tens es diferentes Os principais tipos de religa o de terminais de motores para funcionamento em mais de uma tens o s o 1 3 2 2 1 LIGA O S RIE PARALELA O enrolamento de cada fase dividido em duas partes lembrar que o n mero de p los sempre par de modo que este tipo de liga o sempre poss vel Ligando as duas metades em s rie cada metade ficar com a metade da tens o de fase nominal do motor ligando as duas metades em paralelo o motor poder ser alimentado com uma tens o igual metade da tens o anterior sem que se altere a tens o aplicada a cada bobina Este tipo de liga o exige nove terminais no motor e a tens o nominal dupla mais comum 220 440V ou seja o motor religado na liga o paralela quando alimentado com 220V e na liga o s rie quando alimentado em 440V A figura 1 27 mostra a numera o normal dos terminais e o esquema de liga o para estes tipos de motores tanto para motores ligados em estrela como em tri ngulo O mesmo esquema serve para outras duas tens es quaisquer desde que uma seja o dobro da outra por exemplo 230 460V 7 B9 gt l il m 9 6 EE MM o seed L a w L ba lt w w o gt ov i b Figura 1 27 Liga o s rie p
300. rgia em Solu es 3 2 4 2 Acionamento com Motor Ass ncrono de An is iiierer rrenan 171 3 2 4 2 1 Varia o da Resist ncia Rot rica e ir eeeeeeeeeeeerererereeeeeaearanenanano 171 32A ana Sistema de Conexio C astata onse a o TSA 173 2 Do Cascata SUDSINCTONA sissioni a SA 175 3 2 4 3 Acionamento com Motor Ass ncrono de Rotor Gaiola essssssssssssseeeereeesssssssssssee 177 Depto Varia o do Numero de POIOS aa sessidizaa sta sosiiesa nerd Maine sas aaa aad ndo dada adia 178 3 2 4 3 2 Varia o do Escorregamento essseesessssseeeeeereeesssssssssssssccereeerossssssssssseeeereeressssess 179 3 2 4 3 3 Varia o da Freq ncia da Tens o de Alimenta o nnnnnnesenssessssseseeeeeeeesssssss 180 3 3 Conversores Est ticos de Freq ncia ssssccccccccccccecesescsosoccccccccccecceceeesossosccccccceceeeee 181 el TE ea dh ineo dade E CA pe RSA Sc Si E E 181 3 3 2 Tipos de Conversores est ticos de Frequ ncia ic cc rereeeeeeeeeneeaaeaaaaaaaneesa 181 3 3 2 1 Conversor Regulador Direto Cicloconversores e eeeesessssssssesteeereeesssssssssssee 182 3 3 2 2 Conversor Regulador Indireto Conversores Com Circuito Intermedi rio 182 cz Leenica do Comente posta roisia DD ES S dio Sa 183 Se duZ 2e Teenica de Lens o Emposta sussana 184 3 3 3 Conversores de Frequ ncia com Modula o por Largura de Pulsos PWM 187
301. rios b Freq ncia nominal em Hz c M todo de partida quando esta informa o n o for fornecida ser considerado como partida direta 139 WEG Transformando Energia em Solu es Caracter sticas do ambiente a Altitude b Temperatura ambiente c Atmosfera ambiente Caracter sticas construtivas a Forma construtiva b Pot ncia em kW velocidade em rpm c Fator de servi o d Pot ncia t rmica e Sentido de rota o hor rio ou anti hor rio olhando se pelo lado do acionamento Caracter stica da carga a Momento de in rcia da m quina acionada e a que rota o est referida b Curva de conjugado resistente c Dados de transmiss o d Cargas axiais e seu sentido quando existentes e Cargas radiais e seu sentido quando existentes f Regime de funcionamento da carga n mero de partidas hora Em resumo a correta sele o do motor implica que o mesmo satisfa a s exig ncias requeridas pela aplica o espec fica Sob este aspecto o motor deve basicamente ser capaz de e Acelerar a carga em tempo suficientemente curto para que o aquecimento n o venha a danificar as caracter sticas f sicas dos materiais isolantes e Funcionar no regime especificado sem que a temperatura de sua diversas partes ultrapasse a classe do 1solante ou que o ambiente possa vir a provocar a destrui o do mesmo e Sob o ponto de vista econ mico funcionar com valores de rendimento e fator de pot
302. rminar o sistema de partida e tempos de acelera o 3 5 4 SISTEMAS DE REFRIGERA O E AR CONDICIONADO Para sistemas de refrigera o e ar condicionado os conversores de fregqii ncia s o utilizados basicamente nos motores de acionamento das bombas e ventiladores do sistema A vantagem em se utilizar este equipamento est no fato de que a automa o de grandes sistemas por ex Shopping Centers pr dios comerciais pavilh es de exposi es etc se torna bem mais vers til e com possibilidade de racionaliza o do consumo de energia com respectiva economia Com a utiliza o de conversores de frequ ncia n o necess ria a utiliza o de v lvulas de controle de fluxo nas bombas ou dampers nos ventiladores exaustores possibilitando um controle autom tico por meio de um controlador central de temperatura diminuindo se os gastos com a utiliza o destes equipamentos e tamb m a diminui o de manuten o das instala es 3 5 5 TORNO DE SUPERF CIE LAMINADOR DESFOLHADOR Esta aplica o tem como caracter stica possuir o conjugado do tipo que varia inversamente com a rota o hiperb lico pois no processo deve ser obedecida a condi o de L que a velocidade tangencial da pe a ou cilindro seja sempre constante isto a velocidade 214 WEG Transformando Energia em Solu es superficial entre a pe a e a ferramenta de corte BIT tem de ser constante Esta velocidade definida por V 0Xr Como
303. s principalmente com conversores est ticos CA CC e CA CA requer uma an lise particular sobre alguns cuidados especiais que devem ser tomados pelo consumidor Estes cuidados geralmente levam a investimentos adicionais como a aquisi o de capacitores com tens es nominais mais elevadas do que o necess rio a instala o de reatores de dessintonia ou ainda composi o de filtros de harm nicos quando os estudos indicam a possibilidade de condi es de resson ncia harm nica Os conversores est ticos de pot ncia CA CA ou CA CC s o na atualidade as principais fontes de correntes harm nicas S o em geral de m dia pot ncia da ordem de quilowatts e seu n mero tende a crescer rapidamente principalmente para controle de motores de corrente alternada Efeitos dos harm nicos sobre capacitores Em muitos casos os n veis de harm nicos por si s n o apresentam maiores problemas O problema por m pode agravar se existindo a possibilidade de uma amplifica o de corrente pela resson ncia entre os capacitores de pot ncia e a indut ncia do sistema Isto resultar em 211 WEG Transformando Energia em Solu es sobretens es e na circula o de correntes proibitivas para os capacitores Haver um aumento das perdas e consegiiente sobreaquecimento levando muitas vezes a destrui o do capacitor Deve se ressaltar a depend ncia dos capacitores em rela o tens o de pico resultante harm nicos inclusos e ao pr
304. s aplica es com varia o de tens o S o testados de acordo com a norma NBR 5383 e seus valores de rendimento certificados e estampados na placa de identifica o do motor A t cnica de ensaio o m todo B da IEEE 112 Os valores de rendimento s o obtidos atrav s do m todo de separa o de perdas de acordo com a NBR 5383 128 Os motores de alto rendimento s rie Plus s o padronizados conforme as normas IEC mantendo a rela o pot ncia carca a sendo portanto intercambi veis com todos os motores normalizados existentes no mercado Embora de custo mais elevado que o motor de gaiola aplica o de motores de an is necess ria para partidas pesadas elevada in rcia acionamento de velocidade ajust vel ou quando necess rio limitar a corrente de partida mantendo um alto conjugado de partida Motor de indu o de gaiola Motor de indu o de an is Alta Corrente nominal Simples Tabela 1 10 1 Compara o entre diferentes tipos de m quinas 136 WEG Transformando Energia em Solu es Na sele o correta dos motores importante considerar as caracter sticas t cnicas de aplica o e as caracter sticas de carga no que se refere a aspetos mec nicos para calcular a Conjugado de partida Conjugado requerido para vencer a in rcia est tica da m quina e produzir movimento Para que uma carga partindo da velocidade zero atinja a sua velocidade nominal necess rio que o conjugado do motor
305. s barras do rotor as quais geram correntes e consequentemente um campo no rotor de polaridade oposta do campo girante Como campos opostos se atraem e como o campo do estator campo girante rotativo o rotor tende a acompanhar a rota o deste campo Desenvolve se ent o no rotor um conjugado motor que faz com que ele gire acionando a carga 1 2 4 2 VELOCIDADE S NCRONA ns A velocidade s ncrona do motor definida pela velocidade de rota o do campo girante a qual depende do n mero de p los p do motor e da frequ ncia f da rede em hertz Os enrolamentos podem ser constru dos com um ou mais pares de p los que se distribuem alternadamente um norte e um sul ao longo da periferia do n cleo magn tico O campo girante percorre um par de p los p a cada ciclo Assim como o enrolamento tem p los ou p pares de p los a velocidade do campo ser 30 WEG Transformando Energia em Solu es ne a e rpm 1 2 42 1 p Exemplo Qual a rota o s ncrona de um motor de 6 p los 50Hz 120xf 120x50 2p 1000 rpm S Note que o n mero de p los do motor ter que ser sempre par para formar os pares de p los Para as frequ ncias e polaridades usuais as velocidades s ncronas s o N de p los Rota o s ncrona por minuto com 50Hz 2 4 Oo 2 E E PR O FR O O Tabela 1 2 4 2 1 Velocidades s ncronas para os diferentes n meros de p los Para motore
306. s de dois p los o campo percorre uma volta a cada ciclo Assim os graus el tricos equivalem aos graus mec nicos Para motores com mais de dois p los tem se de acordo com o n mero de p los um giro geom trico menor sendo inversamente proporcional a 360 em dois p los Por exemplo Para um motor de seis p los tem se em um ciclo completo um giro do x2 l l campo de 2 120 geom tricos Isto equivale logicamente a 1 3 da velocidade em dois p los Conclui se assim que Graus geom tricos Graus mec nicos X p 1 2 4 3 ESCORREGAMENTO s Em um motor el trico ass ncrono o rotor sempre ir girar com rota o abaixo da rota o do campo girante e portanto haver corrente e torque conjugado eletromec nico induzidos A diferen a relativa entre as velocidades do rotor e do fluxo do estator s ncrona conhecida como escorregamento e representada por ne n E x 100 Ns Onde ns Velocidade s ncrona rpm n Velocidade rot rica rpm S Escorregamento 31 WEG Transformando Energia em Solu es Se o motor gira a uma velocidade diferente da velocidade s ncrona rota o do campo girante o enrolamento do rotor corta as linhas de for a magn ticas do campo girante e pelas leis do eletromagnetismo circular o nele correntes induzidas Quanto maior a carga maior ter que ser o conjugado necess rio para acion la Para obter um maior conjugado proporcionalmente ter
307. scorregamento do motor Valores t picos de regula o situam se entre 3 a 5 da velocidade nominal para varia es de carga no eixo de O a 100 da carga nominal A opera o em la o fechado de velocidade tem o objetivo de melhorar a precis o desta com as varia es de carga Para isto deve ser acoplado ao eixo do motor um encoder do tipo incremental tacogerador de pulsos utilizado como sensor de velocidade Neste caso poss vel atingir se uma precis o de at 0 5 para uma varia o de carga de O a 100 da carga nominal com velocidades entre 10 a 100 da rota o nominal Al m da instala o do encoder incremental o conversor dever ser configurado para operar como regulador de velocidade Com esta configura o o conversor utiliza o regulador PID interno para que o conversor tenha uma resposta otimizada na regula o de velocidade a mais r pida e sem oscila es para cada tipo de aplica o 3 6 3 5 CURVA U F AJUST VEL Esta fun o permite a altera o das curvas caracter sticas padr es definidas que relacionam a tens o e a frequ ncia de sa da do conversor e consequentemente o fluxo de magnetiza o do motor a fim de adequar a uma necessidade espec fica Esta caracter stica pode ser utilizada em aplica es especiais nas quais os motores utilizados necessitam de tens o nominal ou frequ ncia nominal diferentes dos padr es O ajuste da rela o entre a tens o e a frequ ncia feito atrav s d
308. se Us 220 volts normal de cada carga U 1 732 x 220 380 volts l I 5 77 amp res 1 2 4 MOTOR DE INDU O TRIF SICO 1 2 4 1 PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO Quando uma bobina percorrida por uma corrente el trica criado um campo magn tico dirigido conforme o eixo da bobina e de valor proporcional corrente Figura 1 18 e Na figura a indicado um enrolamento monof sico atravessado por uma corrente I e o campo H criado por ela o enrolamento constitu do de um par de p los um p lo norte e um p lo sul cujos efeitos se somam para estabelecer o campo H O fluxo magn tico atravessa o rotor entre os dois p los e se fecha atrav s do n cleo do estator Se a corrente I alternada o campo H tamb m e o seu valor a cada instante ser representado pelo mesmo gr fico da figura 1 11 inclusive invertendo o sentido a cada ciclo O campo H pulsante pois sua intensidade varia proporcionalmente corrente sempre na mesma dire o norte sul 29 WEG Transformando Energia em Solu es e Na figura b indicado um enrolamento trif sico que transformado por tr s monof sicos espa ados entre si de 120 Se este enrolamento for alimentado por um sistema trif sico as correntes I L e criar o do mesmo modo os seus pr prios campos magn ticos H H2 e Hs Estes campos s o espa ados entre si de 120 Al m disso como s o proporcionais s resp
309. se torna necess rio 1 0 Eno 0 5 6 30 f Figura 3 35 Diminui o de torque devido a redu o de refrigera o do motor Geralmente em aplica es que possuam carga com conjugado constante e varia o de velocidade de 0 a 50 da rota o nominal utiliza se o fator K de redu o de pot ncia da figura anterior ou se quisermos poderemos utilizar o fator de servi o e ou o aumento da classe de isolamento para manter o torque constante OBSERVA O Chama se fator de servi o FS o fator que aplicado pot ncia nominal indica a carga permiss vel que pode ser aplicada continuamente no motor sob condi es especificadas Note que se trata de uma capacidade de sobrecarga cont nua ou seja uma reserva de pot ncia que d ao motor uma capacidade de ainda suportar o funcionamento em condi es desfavor veis O fator de servi o n o deve ser confundido com a capacidade de sobrecarga moment nea durante alguns segundos O fator de servi o FS 1 0 significa que o motor n o foi projetado para funcionar continuamente acima da sua pot ncia nominal Isto entretanto n o muda a sua capacidade para sobrecargas moment neas 3 4 2 1 1 MOTORES AUTOVENTILADOS L Para a opera o com motores autoventilados padr es aconselh vel a utiliza o de opera o na faixa entre 50 a 100 da rota o nominal faixa em que o ventilador acoplado ao pr prio eixo do motor ainda possui efic
310. seja sempre superior ao conjugado da carga b Conjugado de acelera o Conjugado necess rio para acelerar a carga velocidade nominal O conjugado do motor deve ser sempre maior que o conjugado de carga em todos os ponto entre zero e a rota o nominal No ponto de interse o das duas curvas o conjugado de acelera o nulo ou seja atingido o ponto de equil brio a partir do qual a velocidade permanece constante Este ponto de interse o entre as duas curvas deve corresponder a velocidade nominal a Errado n s Figura 1 112 Sele o de motor considerando o conjugado resistente da carga Onde Cm x conjugado m ximo C conjugado de partida C conjugado resistente ns rota o s ncrona n rota o nominal O conjugado de acelera o assume valores bastante diferentes na fase de partida O conjugado m dio de acelera o Ca obt m se a partir da diferen a entre o conjugado do motor e o conjugado da carga c Conjugado Nominal Conjugado nominal necess rio para mover a carga em condi es de funcionamento velocidade espec fica O conjugado requerido para o funcionamento normal de uma m quina pode ser constante ou varia entre amplos limites Para conjugados vari veis o conjugado m ximo deve 137 WEG Transformando Energia em Solu es ser suficiente para suportar picos moment neos de carga As caracter sticas de funcionamento de uma m quina quanto ao
311. senta o denominado liga o Dahlander Esta liga o implica numa rela o de p los de 1 2 com conseqgiiente rela o de rota o de 1 2 Podem ser ligadas da seguinte forma e Conjugado constante O conjugado nas duas rota es constante e a rela o de pot ncia da ordem de 0 63 1 Neste caso o motor tem uma liga o de A YY Exemplo Motor 0 63 1 cv IV II p los A YY Este caso se presta as aplica es cuja curva de torque da carga permanece constante com a rota o e Pot ncia constante Neste caso a rela o de conjugado 1 2 e a pot ncia permanece constante O motor possui uma liga o Y Y 4 Exemplo 10 10 cv IV II p los Y Y A e Conjugado vari vel Neste caso a rela o de pot ncia ser de aproximadamente 1 4 E muito aplicado s cargas como bombas ventiladores Sua liga o Y YY Exemplo 1 4 cv IV II p los Y YY 1 5 2 3 MOTORES COM MAIS DE DUAS VELOCIDADES E poss vel combinar um enrolamento Dahlander com um enrolamento simples ou mais Entretanto n o comum e somente utilizado em aplica es especiais 65 WEG Transformando Energia em Solu es ROTA O TIPO BAIXA ALTA Conjugado Constante Pot ncia Constante Conjugado Vari vel Figura 1 47 Resumo das liga es Dahlander 1 5 3 VARIA O DO ESCORREGAMENTO Neste caso a velocidade do campo girante mantida constante e a velocidade do rotor alterada de acordo
312. ssipar o calor A queda interna de temperatura depende de diversos fatores como indica a figura 1 51 onde as temperaturas de certos pontos importantes do motor est o representadas e explicadas a seguir A Ponto mais quente do enrolamento no interior da ranhura onde gerado o calor proveniente das perdas nos condutores AB Queda de temperatura na transfer ncia de calor do ponto mais quente at os fios externos Como o ar um p ssimo condutor de calor importante que n o haja vazios no interior da ranhura isto as bobinas devem ser compactas e a impregna o com verniz deve ser perfeita B Queda atrav s do isolamento da ranhura e no contato deste com os condutores de um lado e com as chapas do n cleo do outro O emprego de materiais modernos melhora a transmiss o de calor atrav s do isolante a impregna o perfeita melhora o contato do lado interno eliminando espa os vazios o bom alinhamento das chapas estampadas melhora o contato do lado externo eliminando camadas de ar que prejudicam a transfer ncia de calor BC Queda de temperatura por transmiss o atrav s do material das chapas do n cleo C Queda no contato entre o n cleo e a carca a A condu o de calor ser tanto melhor quanto mais perfeito for o contato entre as partes dependendo do bom alinhamento das chapas e precis o da usinagem da carca a Superf cies irregulares deixam espa os vazios entre elas resultando mau con
313. t 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Figura 1 34 Exemplo das caracter sticas de desempenho de um motor de 425 cv VI p los quando parte com 85 da tens o 49 WEG Transformando Energia em Solu es 1 3 4 3 COMPARA O ENTRE CHAVES Y 4 E COMPENSADORA AUTOM TICA e Estrela Tri ngulo autom tica Vantagens a A chave estrela tri ngulo muito utilizada por seu custo reduzido para baixas tens es b N o tem limite quanto ao n mero de manobras c Os componentes ocupam pouco espa o d A corrente de partida fica reduzida para aproximadamente 1 3 Desvantagens a A chave s pode ser aplicada a motores cujos seis bornes ou terminais sejam acess veis b A tens o da rede deve coincidir com a tens o em tri ngulo do motor c Com a corrente de partida reduzida para aproximadamente 1 3 da corrente nominal reduz se tamb m o momento de partida para 1 3 d Caso o motor n o atingir pelo menos 90 de sua velocidade nominal o pico de corrente na comuta o de estrela para tri ngulo ser quase como se fosse uma partida direta o que se torna prejudicial aos contatos dos contatores e n o traz nenhuma vantagem para a rede el trica e Chave Compensadora autom tica Vantagens a No tap de 65 a corrente de linha aproximadamente igual a da chave estrela tri ngulo entretanto na passagem da tens o reduzida para a tens o da rede o motor n o desligado e o segundo pico bem redu
314. tato e portanto m condu o do calor e elevada queda de temperatura neste ponto CD Queda de temperatura por transmiss o atrav s da espessura da carca a 71 WEG Transformando Energia em Solu es Gra as a um projeto moderno uso de materiais avan ados processos de fabrica o aprimorados sob um permanente Controle de Qualidade os motores WEG apresentam uma excelente transfer ncia de calor do interior para a superf cie eliminando pontos quentes no enrolamento Temper atura externa do motor Era comum antigamente verificar o aquecimento do motor medindo com a m o a temperatura externa da carca a Em motores modernos este m todo primitivo completamente errado Como viu se anteriormente os crit rios modernos de projeto procuram aprimorar a transmiss o de calor internamente de modo que a temperatura do enrolamento fique pouco acima da temperatura externa da carca a onde ela realmente contribui para dissipar as perdas Em resumo a temperatura da carca a n o d indica o do aquecimento Interno do motor nem de sua qualidade Um motor frio por fora pode ter perdas maiores e temperatura mais alta no enrolamento do que um motor exteriormente quente 1 6 1 2 VIDA TIL DO MOTOR DE INDU O Sendo o motor de indu o uma m quina robusta e de constru o simples a sua vida til depende quase exclusivamente da vida til da isola o dos enrolamentos Esta afetada por muitos fatores co
315. te Windows 32 bits F cil programa o em linguagem Ladder conforme norma IEC 1131 3 Edi o gr fica com textos coment rios e tags Comunica o serial em RS 232C Impress o do projeto Ajuda on line Tabela 15 Caracter sticas T cnica do WLP 282 WEG Transformando Energia em Solu es Figura 36 Comunica o Serial RS 232 do WLP Principais Comandos Contatos normalmente aberto e fechado Bobinas negativa de transi o negativa de transi o positiva de set e de reset Blocos Comparadores de posi o velocidade e de zero de m quina Blocos de Posicionamento com perfis S e trapezoidal Blocos de CLP temporizadores e contadores Blocos de sa da anal gica busca de zero de m quina e eletronic gear box caixa de engrenagens Tabela 16 Comandos do WLP Especifica es Modelo 417102507 WLP 01 Software do Programador Ladder p SCA 04 Tabela 17 Especifica o do C digo do WLP 283 WEG Transformando Energia em Solu es 4 7 7 SERVOMOTORES SWA Caracter sticas T cnicas Especifica es T cnicas For a contra eletromotriz senoidal e Grau de prote o IP 55 5 D prote o Rota o suave e uniforme em todas as contra ac mulo de poeiras prejudiciais ao velocidades motor 5 gt jatos de gua de todas as Baixo n vel de ru do e vibra o dire es Ampla faixa de rota o com torque constante 1 algarismo grau de prote o contra corpos B
316. te negativa do meio ciclo de uma fase da carga motor As tens es de sa da s o obtidas pelo controle dos pulsos da tens o secund ria do transformador do conversor A fregi ncia de sa da pode ser determinada pela sele o dos intervalos de mudan a da ponte direta para a ponte reversa Este tipo de conversor usado principalmente onde baixas frequ ncias O a 20Hz s o ajustadas continuamente e em acionamentos de grandes pot ncias Isto se deve ao fato de que para frequ ncias maiores que 20 Hz o intervalo de disparo dos tiristores para gera o de uma onda fundamental de tens o j n o mais poss vel pois ocorre uma distor o excessiva na forma de onda de sa da n o existindo o comportamento de uma sen ide Exemplos de utiliza o e Laminadores de Tubo com motores s ncronos a baixa velocidade 12 a 20 rpm e Refundi o de Esc rias onde frequ ncias de O a 10 Hz s o requeridas e Moinhos de cimento com motores s ncronos de baixa rota o velocidade at 15 rpm com elevado n mero de p los 3 3 2 2 CONVERSOR REGULADOR INDIRETO CONVERSORES COM CIRCUITO INTERMEDIARIO O conversor indireto composto de um retificador controlado ou n o que produz uma tens o cont nua e um inversor que produz a partir desta tens o cont nua uma tens o alternada de freq ncia vari vel O desacoplamento entre o retificador e o inversor feito com um circuito 182 WEG Transformando Energia em Solu es i
317. tenha a possibilidade de liga o em dupla tens o ou seja em 220 380V em 380 660V 440 760V em 1350 2300V em 2400 4160Vou 3800 6600V Os motores dever o ter no m nimo seis bornes de liga o A partida estrela tri ngulo poder ser usada quando a curva de conjugados do motor suficientemente elevada para poder garantir a acelera o da m quina com corrente reduzida Na liga o estrela o conjugado fica reduzido par 25 a 33 do conjugado de partida na liga o tri ngulo Por este motivo sempre que for necess ria uma partida estrela tri ngulo dever ser usado um motor com curva de conjugado elevado Os motores WEG t m alto conjugado m ximo e de partida sendo portando ideais para a maioria dos casos para uma partida estrela tri ngulo Entretanto o alto custo dos contatores e ou disjuntores a v cuo inviabiliza este tipo de partida para motores de alta tens o 47 WEG Transformando Energia em Solu es Antes de decidir por uma partida estrela tri ngulo ser necess rio verificar se o conjugado de partida ser suficiente para operar a m quina O conjugado resistente da carga n o poder ultrapassar o conjugado de partida do motor figura 1 31 nem a corrente no instante da mudan a para tri ngulo poder ser de valor inaceit vel Figura 1 31 Corrente e conjugado para partida estrela tri ngulo de um motor de gaiola acionando uma carga com conjugado resistente C Onde Ia corrente em tri ngulo
318. ter stica de conjugado dispon vel x rota o em motores com ventila o independente 3 4 2 2 OPERA O ACIMA DA ROTA O NOMINAL Um motor padr o para operar em rede de freq ncia de 50 ou 60 Hz pode girar a freq ncias mais altas quando alimentado por um conversor de freq ncia A velocidade m xima depende dos limites de isola o para a tens o do motor e seu balanceamento mec nico Neste caso como o motor funcionar com enfraquecimento de campo a m xima velocidade estar limitada pelo torque dispon vel do motor e pela m xima velocidade perif rica das partes girantes do motor ventilador rotor mancais 203 WEG Transformando Energia em Solu es y Ss es 777 ENFRAQUECIMENTO dE CAMPO 6 60 f Hz Figura 3 38 Diminui o de torque devido ao aumento de velocidade CASOS ESPECIAIS A pot ncia admiss vel de um conversor de freq ncia determinada levando se em considera o principalmente dois fatores e Altitude em que o conversor ser instalado e Temperatura do meio refrigerante Conforme a NBR 7094 as condi es usuais de servi o s o a Altitude n o superior a 1000 m acima do n vel do mar b Meio refrigerante ar ambiente com temperatura n o superior a 40 C Nos casos em que o conversor deva trabalhar com temperatura do ar de refrigera o na pot ncia nominal maior do que 40 C e ou em altitud
319. ter sticas existem alguns aspectos negativos relacionados a sua forma construtiva mec nica e o calor gerado no enrolamento da armadura n o pode ser retirado rapidamente e de maneira eficiente de modo que as sobrecargas s o cr ticas sob o ponto de vista t rmico e o comutador montado sobre o eixo do rotor ocasionando um aumenta do momento de In rcia assim piorando as caracter sticas din micas do servomotor O faiscamento e o atrito entre o coletor e as escovas do comutador exigem manuten o peri dica destas escovas O servomotor CC apresenta uma In rcia relativamente elevada devido ao fato de que o rotor formado pelas lamelas do coletor eixo e chapas de a o cujas ranhuras s o alojadas as espiras de armadura A fim de minimizar a in rcia procura se construir o rotor de forma que o mesmo tenha o menor di metro poss vel aumentando se seu comprimento 245 WEG Transformando Energia em Solu es Existem muitos tipos construtivos de servomotores CC dependendo da aplica o para qual os mesmos se destinam 4 2 2 SERVOMOTOR CA ASS NCRONOS Devido sua forma construtiva robusta simples e sua baixa manuten o o motor ass ncrono indu o j utilizado h cerca de um s culo em aplica es industriais Sua constru o mec nica e el trica simples traz vantagens de custo se comparado com motores CA s ncronos ou CC O rotor do motor ass ncrono formado por barras de alum nio curto circuitadas f
320. tera has de Di Dr Tomprnnka ureien dt sada ia ri Figura 3 49 Forma o de uma onda PWM a em tens o de sa da m xima b em tens o de sa da reduzida pela metade c em metade da tens o e metade da frequ ncia O ponto de cruzamento determina o acionamento dos transistores A figura 349 a mostra uma sa da m xima e a figura 3 49 b mostra uma sa da com tens o reduzida pela metade bastando reduzir tamb m a tens o senoidal de refer ncia pela metade A figura 3 49 c mostra como uma redu o na frequ ncia da sen ide de refer ncia aumenta o n mero de pulsos em cada meio ciclo A Justificativa do uso de uma onda triangular pode ser acompanhada com a figura a seguir 224 WEG Transformando Energia em Solu es E DA SENOIDE CENCIA DA SENOIDE ENCIA REDUZIDA Figura 3 50 M todo de gera o de PWM atrav s de onda triangular O cruzamento da forma de onda triangular com a sen ide de refer ncia produz um pulso de largura b Reduzindo a sen ide pela metade de sua amplitude teremos um pulso com largura c Um n mero elevado de pulsos em um ciclo pode aumentar o n mero de harm nicas de ordem superior as quais s o muito mais simples para filtrar que as harm nicas de ordem inferior r17 hhhh MARAA bhhhh
321. tes its tenies dida 108 52 Atmosicra EXploSi VA us iate red neee A pd 108 1 8 3 Classifica o das reas de Risco rear 108 1 8 3 1 Classes e Grupos das rea de Risco aeee 109 18 52 Considera o Para o Motor C su sansiieaaisn erbnasa dai iass n eines inca uia ada N dade ad 110 LSA Classes de Temperilul dcnna aa a nE r ea ie 110 1 8 5 Equipamentos Para reas de Risco aeee eee aeee 111 1 8 6 Equipamentos de Seguran a Aumentada Prote oEx e seseeroeerrseeeessreesssesesssssssssssse 112 1 8 7 Equipamentos com Inv lucros a Prova de Explos o Prote o Ex d enseneneennneesnnssssssses 113 1 9 Caracter sticas Construtivas ssssscoecessooccesssocccesssocccesssooccessoooccessoooceesssooceessssosesssssoe 114 LO DTO a E T E E E EO 114 1 9 2 Formas Construtivas Normalizadas eeeeeeeeseeensssssssssssssssssssssssssssssssssseessseersrerereerrererereere 115 1 9 2 1 Formas construtivas do motor CC sssesssesesesessessseeeeeeeeesreseeeeeseeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeees 119 19 3 Motores Com FIAnCCA assoasiga indecisa idieaio Ei dois desk pis da dna ac bus o nes io bahia deu snes dass uam arddda 120 RSS O Gaio T GR PR T DRE RR E ER RUN A AE E RR E A 123 E VIDRAC O T caga E ani E EI I E A O E O Pai aa o ESB iGta gi da 123 LISI Suspensio LI seremoni nanara aie N T T A 124 LSS COVO eeano a T E TE E E ETEA 124 1955 Pontos do MEdI O esnoreirsotier anini i TE ETENA 124 SO Baan a a a a E E S Saba o eai 1
322. todo dos dois watt metros ou pelo m todo dos tr s watt metros conforme ilustrado na figura 3 54 S o utilizados watt metros eletrodin micos devido sua boa precis o e por facilitar a leitura e a interpreta o dos resultados 3 6 2 7 EFICI NCIA DOS CONVERSORES A efici ncia geralmente definida como a rela o entre a entrada e a sa da efetivas de pot ncia Ela pode ser calculada atrav s das medidas da entrada e da sa da com uma carga conectada ao motor conversor ou obtida por medidas das perdas As perdas que reduzem a efici ncia do conversor incluem e perdas geradas no dispositivo semicondutor e perdas nos capacitores fus veis etc e perdas causadas pelo tipo de m todo de controle A efici ncia do conversor mais fortemente afetada pelas perdas geradas nos dispositivos semi condutores nestas perdas est o inclu das as perdas por chaveamento A figura a seguir mostra um exemplo de efici ncia global quando um motor acionado por um conversor de frequ ncia 230 WEG Transformando Energia em Solu es 80 P J ao B e E AI E di PA dd RS 2 1 TORQUE DE 100 DA CARGA CW A 2 TORQUE DE 75 DA CARGA d Ed 3 TORQUE DE 50 DA CARGA rd Ed 4 TORQUE DE 25 DA CARGA 50 Z L Pa so 4 4 40 30 20 20 30 40 50 60 90 100 Hz Figura 3 57 Exemplo de efici ncia de um conversor 3 6 3
323. tos de ferro neod mio e boro Onde o sam rio e o neod mio s o os elementos terra rara estes m s s o anisotr picos O principal inconveniente reside na baixa temperatura de Curie aprox 350 C que limita seu emprego temperaturas n o superiores a 100 TC No que se refere constru o dos rotores o maior problema consiste na ancoragem dos m s Para isto s o utilizados bandagens de fibra de vidro envolvendo os m s protegendo os contra deslocamento principalmente nas altas velocidades O sensor de posi o resolver deve ser projetado em fun o da sua montagem no Interior do motor com o qual compartilha folgas vibra es e temperatura Deve ser robusto a e Perturba o el trica provocada pela proximidade dos enrolamentos do motor e Funcionar fregi ncia suficientemente elevada para n o limitar as caracter sticas din micas de servi o e Conviver com a expans o t rmica do eixo do motor bastante importante em motores m dios e grandes 4 2 4 1 CONTROLE ELETR NICO Em princ pio poss vel controlar o torque e a velocidade de todos os motores brushless com qualquer acionamento CC aplicado a matriz de chaves eletr nicas do motor Logo todos os acionamentos brushless devem utilizar algum m todo apto a estabilizar o torque e a garantir a rota o uniforme do motor De acordo com a solu o escolhida os sistemas hoje existentes podem dividir se em tr s categorias e Motor com f e m trapezoida
324. uando a temperatura de atua o do bimet lico diminuir este volta a sua forma original instantaneamente permitindo o fechamento dos contatos novamente Os termostatos podem ser destinados para sistemas de alarme desligamento ou ambos alarme e desligamento de motores el tricos trif sicos quando solicitado pelo cliente S o ligados em s rie com a bobina do contator Dependendo do grau de seguran a e da especifica o do cliente podem ser utilizados tr s termostatos um por fase ou seis termostatos grupo de dois por fase Para operar em alarme e desligamento dois termostatos por fase os termostatos de alarme devem ser apropriados para atua o na eleva o de temperatura prevista do motor enquanto que os termostatos de desligamento dever o atuar na temperatura m xima do material isolante Isolador Elomento ai Cal a t rmica de Contatos de prata ativo de disparo composto epoxi Figura 1 54 Visualiza o do aspecto interno e externo do termostato Os termostatos tamb m s o utilizados em aplica es especiais de motores monof sicos Nestas aplica es os termostato pode ser ligado em s rie com a alimenta o do motor desde que a corrente do motor n o ultrapasse a m xima corrente admiss vel do termostato Caso isto ocorra liga se o termostato em s rie com a bobina do contator Os termostatos s o instalados nas cabe as de bobinas de fases diferentes 76 WEG Transformando Energia em Solu es
325. um n cleo de ferro envolto por um fio condutor el trico transformava se em im quando se aplicava uma corrente el trica observando tamb m que a for a do im cessava t o logo a corrente fosse interrompida Estava inventando o eletro m que seria de fundamental import ncia na constru o de m quinas el tricas girantes Mas as experi ncias com o magnetismo e a eletricidade n o cessaram Em 1832 o cientista italiano S Dal Negro construiu a primeira m quina de corrente alternada com movimento de vaiv m J no ano de 1833 o ingl s W Ritchie inventou o comutador construindo um pequeno motor el trico onde o n cleo de ferro enrolado girava em torno de um im permanente Para dar uma rota o completa a polaridade do eletro m era alternada a cada meia volta atrav s do comutador A invers o da polaridade tamb m foi demonstrada pelo mec nico parisiense H Pixii ao construir um gerador com um im em forma de ferradura que girava diante de duas bobinas fixas com um n cleo de ferro A corrente alternada era transformada em corrente cont nua pulsante atrav s de um comutador Grande sucesso obteve o motor el trico desenvolvido pelo arquiteto e professor de f sica Moritz Hermann Von Jacobi que em 1838 aplicou o a uma lancha Somente em 1866 Siemens construiu um gerador sem a utiliza o de im permanente provando que a tens o necess ria para o magnetismo podia ser retirada do pr prio enrolamento do rotor isto que a
326. umentada opera o n o produzem arco centelha ou NBR 9883 alta temperatura Dispositivo ou circuitos que apenas em condi es normais de opera o n o possuem energia suficiente para inflamar a atmosfera explosiva IEC 79 1 NBR 5363 A prova de explos o N o acend vel IEC 79 15 Inv lucro Inv lucro com fechamento herm tico por herm tico fus o de material O quadro abaixo mostra a sele o dos equipamentos para as reas classificadas de acordo com a norma ABNT HEC 7914 ou VDE 0615 De acordo com a norma NEC a rela o dos equipamentos est mostrada no quadro abaixo IEC 7914 VDE 0615 Zona e Fx i ou outro equipamento ambos especialmente aprovados para zona Q Equipamentos com tipo de prote o A prova de explos o Ex d Presuriza o Ex p Seguran a intr nseca Ex 1 Imers o em leo Ex o Seguran a aumentada Ex e Enchimento com areia Ex s Encapsulamento Ex m Qualquer equipamento certificado para zona O ou 1 Zona 2 Equipamentos para zona 2 N o acend vel Ex n De acordo com a norma NEC a rela o dos equipamentos est mostrada no quadro abaixo Ill WEG Transformando Energia em Solu es Norma NEC Equipamentos com tipo de prote o e A prova de explos o ser o para classe I Ex d e Presuriza o Ex p e Imers o em leo Ex o e Seguran a intr nseca Ex 1 Qualquer equipamento certificado para divis o I Divis o 2 e Equipamentos incapazes de gera
327. vel que haja uma margem de folga pois pequenas sobrecargas poder o ocorrer ou ainda dependendo do regime de servi o o motor pode eventualmente suprir mais ou menos pot ncia Apesar das in meras formas normalizadas de descri o das condi es de funcionamento de um motor freq entemente necess rio na pr tica avaliar a solicita o imposta ao motor por um regime mais complexo que aqueles descritos nas normas Uma forma usual calcular a pot ncia equivalente pela f rmula 2 o1 T P F P t dt 1 2 2 7 1 20 WEG Transformando Energia em Solu es Onde Pia pot ncia equivalente solicitada ao motor P t pot ncia vari vel pelo tempo solicitada ao motor T dura o total do ciclo per odo O m todo baseado na hip tese de que a carga efetivamente aplicada ao motor acarretar a mesma solicita o t rmica que uma carga fict cia equivalente que solicita continuamente a pot ncia Pm Baseia se tamb m no fato de ser assumida uma varia o das perdas com o quadrado da carga e que a eleva o de temperatura diretamente proporcional s perdas Isto verdadeiro para motores que giram continuamente mas s o solicitados Intermitentemente Assim P t Pt P t P t P t P t P 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 2 2 7 2 t t t tt t t Periodo Figura 1 7 Funcionamento cont nuo com solicita es intermitentes No caso do motor ficar em repouso entre os tempos de carga a re
328. vel uma precis o de velocidade de at 0 5 da rota o nominal sem varia o de carga e de 3 a 5 com varia o de carga de O a 100 do torque nominal Pelo princ pio de funcionamento e aplica o s o utilizados na maioria das vezes motores de indu o convencionais sem nenhum sistema de realimenta o de velocidade tacogerador acoplado ao motor em malha fechada A faixa de varia o de velocidade pequena e da ordem de 1 10 Ex 6 a 60 Hz Com estas caracter sticas o conversor de frequ ncia convencional escalar utilizado em maior escala pois apresenta um custo relativo menor que o conversor com controle vetorial como tamb m em rela o a um acionamento por motor CC e conversor CA CC A fim de estabelecer um comparativo da precis o de regula o de velocidade apresentamos a seguir uma tabela com valores caracter sticos para um motor de 3 CV 4 p los com varia o de velocidade feita atrav s de conversor de freqi ncia em quatro situa es distintas conversor direto conversor com ajuste de compensa o de escorregamento nominal conversor com ajuste de compensa o de escorregamento otimizado e conversor realimentado por tacogerador de pulsos acoplado ao motor 191 WEG Transformando Energia em Solu es de Velocidade T SEM COMPENSA O COM COMPENSA O CARGA VAZIO 50 100 VAZIO 50 100 EN RPM RPM
329. ventila o independente com trocador de calor ar gua e Ventila o independente por dutos MGT MAT IC35 O ar aspirado de um recinto n o contaminado e canalizado atrav s de dutos at o motor como mostra a figura abaixo Recinto contaminado Recinto n o contaminado Figura 1 74 Motor com ventila o independente por dutos 100 WEG Transformando Energia em Solu es 1 7 6 1 3 VENTILA O BILATERAL SIM TRICA e Trocador de calor ar ar MGF MAF IC 0161 O motor pode apresentar prote o IP55 ou equivalentes Possui ventiladores internos e externo acoplados ao eixo O trocador de calor montado na parte superior do motor Figura 1 75 Motor totalmente fechado com trocador de calor ar ar e Aberto AUTO VENTILADO MGA MAA AGA IC 01 Neste sistema o motor pode apresentar prote o IP23 IP24 ou equivalentes caracterizando um motor aberto Possui dois ventiladores internos acoplados ao eixo o qual aspira o ar ambiente que passa atrav s da m quina fazendo assim a troca de calor como mostra a figura abaixo sa E JT RD Figura 1 76 Motor aberto 101 WEG Transformando Energia em Solu es e Trocador de calor ar gua MGW MA W IC W37481 O motor com trocador de calor ar gua pode apresentar prote o IP55 ou equivalentes caracterizando um motor fechado O motor possui dois ventiladores acoplados ao eixo Figura 1 77 Motor com tr
330. vo O tipo PTC um termistor cuja resist ncia aumenta bruscamente para um valor bem definido de temperatura especificado para cada tipo Essa varia o brusca na resist ncia interrompe a corrente no PTC acionando um rel de sa da o qual desliga o circuito principal Tamb m pode ser utilizado para sistemas de alarme ou alarme e desligamento 2 por fase Para o termistor NTC acontece o contr rio do PTC por m sua aplica o n o normal em motores el tricos pois os circuitos eletr nicos de controle dispon veis geralmente s o para o PTC 75 WEG Transformando Energia em Solu es Os termistores possuem tamanho reduzido n o sofrem desgastes mec nicos e t m uma resposta mais r pida em rela o aos outros detetores embora permitam um acompanhamento cont nuo do processo de aquecimento do motor os termistores com seus respectivos circuitos eletr nicos de controle oferecem prote o completa contra sobreaquecimento produzido por falta de fase sobrecarga sob ou sobretens es ou frequentes opera es de revers o ou liga desliga Possuem um baixo custo relativamente ao do tipo PT 100 por m necessitam de rel para comando da atua o do alarme ou opera o Figura 1 53 Visualiza o do aspecto externo dos termistores 1 6 2 3 TERMOSTATOS S o detetores t rmicos do tipo bimet lico com contatos de prata normalmente fechados que se abrem quando ocorre determinada eleva o de temperatura Q
331. zido visto que o auto trafo por curto tempo se torna uma reat ncia b poss vel a varia o do tap de 65 para 80 ou at para 90 da tens o da rede a fim de que o motor possa partir satisfatoriamente Desvantagens a A grande desvantagem a limita o de sua frequ ncia de manobras Na chave compensadora autom tica sempre necess rio saber a sua frequ ncia de manobra para determinar o auto trafo de acordo b A chave compensadora bem mais cara do que a chave estrela tri ngulo devido ao auto trafo c Devido ao tamanho do auto trafo a constru o se torna volumosa necessitando quadros maiores o que torna o seu pre o elevado 1 3 4 4 PARTIDA COM CHAVE S RIE PARALELO Para partida em s rie paralelo necess rio que o motor seja relig vel para duas tens es a menor delas igual a da rede e a outra duas vezes maior 50 WEG Transformando Energia em Solu es Este tipo de liga o exige nove terminais no motor e a tens o nominal mais comum 220 440V ou seja durante a partida o motor ligado na configura o s rie at atingir sua rota o nominal e ent o faz se a comuta o para a configura o paralelo 1 3 4 5 PARTIDA COM REOSTATO PARA MOTORES DE AN IS O motor de indu o de an is pode ter uma fam lia de curvas conjugado x velocidade atrav s da Inser o de resist ncias externas no circuito rot rico Desta maneira para uma dada velocidade poss vel fazer o motor fornecer

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