INTRODUÇÃO AO MOTOR DE INDUÇÃO E SEUS ACIONAMENTOS

Apresentação em tema: "INTRODUÇÃO AO MOTOR DE INDUÇÃO E SEUS ACIONAMENTOS"— Transcrição da apresentação:

1 INTRODUÇÃO AO MOTOR DE INDUÇÃO E SEUS ACIONAMENTOS

2 Motores Elétricos Responsáveis por 50% da Energia Elétrica consumida no setor industrial

3 Motores Elétricos - Tipos
- Controle preciso de velocidade - Mais volumoso - Mais caros - Menos eficientes - Motores de Corrente Contínua: - Motores de Corrente Alternada: - Velocidade fixa - Rendimento superior aos de indução - Preço elevado Síncronos: Assíncronos ou de indução: - 78% do mercado de motores trifásicos - Mais simples, robustos e baratos

4 APLICAÇÕES - MOTORES CC - MOTORES CA
A aplicação mais difundida destes tipos de motores é na tração elétrica (bondes, ônibus elétrico, trens, etc.). - MOTORES CA Em aplicações em que não haja necessidade de controle de velocidade, geralmente se utiliza motores assíncronos (de indução), pelo fato deste ser mais robusto de fabricação mais simples, o que implica em menos custos (ventiladores, compressores, elevadores, bombas, etc.).

5 - MOTORES ASSÍNCRONOS (DE INDUÇÃO)
Onde: S = deslizamento ( 3 a 6%); ηs= rotação síncrona; η= rotação do motor. - MOTORES SÍNCRONOS Onde: N = número de rotações (rpm); f = frequência da rede (Hz); P = número de pólos.

6 ESQUEMAS DE LIGAÇÃO

7 ESQUEMAS DE LIGAÇÃO

8 ESQUEMAS DE LIGAÇÃO

9 PLACA DE IDENTIFICAÇÃO DOS MOTORES

10 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS ISOLANTES
- Classe de isolamento CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS ISOLANTES

11 Motores Elétricos - Soluções para Redução do Consumo de Energia
Dimensionamento correto Instalações corretas e bem dimensionadas. Uso racional. Manutenção adequada. Utilização de Motores de Alto Rendimento.

12 Motores de Indução Trifásicos
Máquinas intrinsecamente eficientes. Grande Potencial de Economia de Energia: - Grande quantidade instalada.

13 Motores de Indução Trifásicos
Criação: Nikola Tesla: entre 1882 e 1887. Evolução - Relação peso-potência

14 Motores de Indução Trifásicos
Conversor Eletromecânico de Energia: Motor Energia Elétrica Energia Mecância Gerador Processo de Conversão Perdas Potência Elétrica Absorvida = Potência Mecânica no Eixo+ Perdas

15 Motores de Indução Trifásicos - Perdas
Perdas por efeito Joule - Rotor e Estator - Passagem da corrente elétrica pelos enrolamentos - RI2. Perdas no Ferro - Histerese e Foucault - Histerese: constante reorientação do campo magnético sobre o pacote de lâminas de aço silício. - Foucault: correntes induzidas no interior do material magnético que, circulando, produzem perdas na forma de calor.

16 Motores de Indução Trifásicos - Perdas
Perdas Mecânicas: - Perdas por Atrito - nos rolamentos das máquinas - Perdas por ventilação - arrasto aerodinâmico (potência necessária para circular o ar no interior da máquina) Perdas por Dispersão: incluem todas as perdas não classificadas anteriormente. Aparecem da distribuição não-uniforme de corrente no cobre e das perdas adicionais no ferro produzidas por distorção do fluxo magnético devido à corrente de carga.

17 Motores de Indução Trifásicos - Perdas
Localização das Perdas.

18 Motores de Indução Trifásicos - Perdas
Relação de proporção e distribuição média das perdas em um motor operando em condições normais.

19 Motores de Indução Trifásicos
Curvas Características Fonte: catálogo eletrônico WEG

20 Motores de Indução Trifásicos O Motor de Alto Rendimento
Característica Principal: aperfeiçoamento em pontos vitais onde se concentra a maioria das perdas: - aumento da quantidade de cobre nos enrolamentos do estator; - otimização do projeto das ranhuras; - superdimensionamento das barras do rotor para diminuir as perdas por efeito Joule; - utilização de chapas magnéticas de qualidade superior para reduzir as perdas no ferro e a corrente de magnetização; - emprego de rolamentos adequados.

21 Motores de Indução Trifásicos O Motor de Alto Rendimento
- otimização do projeto dos ventiladores para diminuir perdas por atrito e ventilação; - regularidade do entreferro, melhoria no isolamento e tratamento térmico das chapas do estator e do rotor para reduzir as perdas por dispersão. Resultados: - Redução de até 30% das perdas. - Acréscimo no rendimento da ordem de 2 a 7% (maiores ganhos em motores pequenos). - Elevação do preço - importância da análise de viabilidade econômica.

22 Motores Elétricos - Aplicação Eficiente
O motor elétrico está geralmente inserido em um sistema complexo onde o rendimento total do processo depende de cada uma das peças componentes. A racionalização do uso mediante investimentos em tecnologia, ou através da adoção de medidas operativas é de fundamental importância para o funcionamento eficiente de sistemas de força motriz.

23 Motores Elétricos - Aplicação Eficiente
Exemplos: - Utilização de “softstarters”, equipamentos projetados especialmente para suavizar a partida de motores reduzindo correntes de partida, torções bruscas e vibrações. - Utilização de partidas seqüenciais de motores com vistas à redução de perdas nos alimentadores.

24 Motores Elétricos Procedimentos de Manutenção
- Verificação das condições dos acoplamentos ajustando alinhamentos e eliminando folgas que dão origem a vibrações e elevação de temperaturas. - Ventilação adequada - limpeza periódica. - Controle da temperatura ambiente - estar atento para as especificações do fabricante. - Controle da tensão de alimentação - quedas de tensão provocam elevações na corrente e conseqüentes perdas por aquecimento.

25 Motores Elétricos Procedimentos de Manutenção
- Balanceamento entre as fases. - Operação com partidas e paradas bem equilibradas - Conjugado de partida suficiente. Evitar frenagens utilizando a inversão do sentido de rotação. - Fixação correta - evitar inclinações não especificadas pelo fabricante e vibrações anormais. - Lubrificação - respeitar intervalos e material indicados pelo fabricante do motor.

26 Circuitos Alimentadores
Dimensionamento de Condutores e Proteção 26

27 Elementos dos circuitos alimentadores
Condutores Dispositivos de Proteção 27

28 Critérios para o dimensionamento de condutores e dos dispositivos de Proteção
Corrente nominal do motor; Queda de tensão admissível; Corrente de rotor bloqueado do motor; Dispositivo de partida empregado; Tempo de aceleração; Regime; Temperatura máxima admissível no condutor em regime contínuo; Temperatura máxima admissível do condutor em curto-circuito; Corrente de curto-circuito; Tempo de eliminação do curto-circuito Maneira de instalar; Condições especiais, se existirem. 28

29 Dimensionamento de condutores pela capacidade de corrente
Nos circuitos alimentadores Todos os motores ligados ao alimentador são levados em conta Nos circuitos dos ramais Apenas o motor ligado ao ramal é levado em conta 29

30 Dimensionamento de condutores pela queda de tensão admissível
Nos circuitos alimentadores Queda de tensão admissível: 4% Nos circuitos dos ramais Queda de tensão admissível: 1% Para circuitos monofásicos ou de corrente contínua Para circuitos trifásicos 30

31 Proteção dos circuitos contra curtos-circuitos
Tipo de Motor Método de Partida Motores sem Letra-Código Motores com Letra-Código Letra % Monofásicos, trifásicos de rotor em gaiola e síncronos A Plena Tensão 300% A B até E F até V 150% 250% Com tensão reduzida Corrente nominal Até 30A – 250% Acima de 30A – 200% 200% Trifásicos de Anéis - Nos circuitos alimentadores A proteção do ramal de maior capacidade e as correntes nominais dos ramais restantes são levadas em conta Nos circuitos dos ramais A proteção do ramal depende do tipo do motor 31

32 Proteção contra sobrecarga e curto-circuito dos motores
Varia entre 125% e 115% da corrente nominal do motor Dispositivos sensíveis à temperatura do enrolamento Relés térmicos; Disjuntores térmicos; Proteção contra curto-circuito Dispositivos sensíveis à corrente Fusíveis tipo “g” e “a”; Disjuntores magnéticos; 32

33 Dispositivos de seccionamento e controle dos motores
Os dispositivos de Seccionamento devem atuar sobre os condutores vivos da instalação; Cada motor deve ter chave separadora individual, com exceção para motores que trabalhem em conjunto; Para motores fixos em geral a capacidade da chave deve ser de 115% da corrente nominal do motor. 33

34 Exemplo Alimentador Ramais Motor Motor Motor 03 34

35 Características dos motores
Potencia: 0,5CV (370W) Fator de Serviço: 1,15 Comprimento de Alimentador e Ramal: La1=10m La2=20m Lr1=5m Lr2=5m Corrente Nominal: 2,0A Motor 03 Potencia: 2CV (1,5kW) Fator de Serviço: 1,05 Letra-Código: A Comprimento de Alimentador e Ramal: La3=50m Lr3=10m Corrente nominal: 6,0A 35

36 Dimensionamento de condutores pela capacidade de corrente
Nos circuitos alimentadores Nos circuitos dos ramais Pela tabela de dimensionamento de condutores a secção mínima é de 1,0mm² Mas pelas normas da ABNT, para circuitos de força o mínimo é de 2,5mm² 36

37 Dimensionamento de condutores pela queda de tensão admissível
Nos circuitos alimentadores Queda de tensão de 4% Nos circuitos dos ramais Queda de tensão de 1% 37

38 Dimensionamento de dispositivos de proteção dos circuitos
Nos circuitos dos ramais Pela tabela No circuito do Alimentador Tipo de Motor Método de Partida Motores sem Letra-Código Motores com Letra-Código Letra % Monofásicos, trifásicos de rotor em gaiola e síncronos A Plena Tensão 300% A B até E F até V 150% 250% Com tensão reduzida Corrente nominal Até 30A – 250% Acima de 30A – 200% 200% Trifásicos de Anéis - 38

39 Dimensionamento de dispositivos de proteção do motor contra Sobrecarga
De acordo com a tabela 39

40 Dimensionamento de seccionamento e controle dos motores
As chaves adequadas para os motores apresentados podem ser implementadas por interruptores de uso geral, pois a potencia deles é menor ou igual a 1,5kW 40

41 Partida de motores É permitida a partida de motores diretamente na tensão de alimentação fornecida pelas concessionária apenas motores de até 5 cv (4 kW). Para partida de motores de potência maior do que 5 CV são necessárias técnicas de acionamento de máquinas que diminuam a tensão entre os terminais da máquina e assim diminuindo a corrente de partida. De uma boa instalação do motor que garanta uma partida suave e proteção adequada é fundamental para a durabilidade do sistema e correto funcionamento dos dispositivos a serem acionados.

42 Partida de motores Dentre os principais dispositivos de proteção temos: Chave Estrela-triângulo Compensador de partida Resistores de Partida para motores com rotor em curto-circuito Softstarter

43 Partida de motores Chave estrela - triângulo: é um dispositivo que liga as três fases do motor em estrela durante a partida até uma rotação próxima da nominal quando comuta a ligação para triângulo. É fundamental para esta chave de partida que o motor tenha no mínimo 6 terminais(dupla ligaçao de tensão), e que a menor tensão coincida com a tensão de linha da rede

44 Diagrama esquemático de uma chave de partida estrela-triângulo
Partida de motores Diagrama esquemático de uma chave de partida estrela-triângulo

45 Partida de motores Compensador de Partida: A tensão é aumentada por um auto-transformador com taps de 50, 65 e 80% da tensão nominal. Após o tempo ajustado para a entrada do motor na tensão nominal, o relé de tempo desliga o contator e introduz no circuito um outro contator, o qual liga o motor diretamente a rede.

46 Partida de motores Diagrama de chave compensadora de partida
Diagrama esquemático de chave compensadora

47 Partida de motores Inversão no sentido de rotação de motores trifásicos: Os contactores simplesmente permutam duas fases do motor e assim invertem o campo magnético girante e assim invertendo o sentido de rotação.

48 Diagrama esquemático de circuito inversor de rotação
Partida de motores Diagrama esquemático de circuito inversor de rotação

49 Partida de motores Resistores de partida para motores com rotor em curto-circuito: Resistores fixos ligados ao enrolamento a tensão se dividirá de acordo com a lei das ligações em série entre o resistor fixo e a resistência do enrolamento Quando a velocidade nominal é atingida, os resistores são curto-circuitados e o motor ficará a plena potência na tensão da rede

50 Partida de motores Soft-starter: um dispositivo eletrônico composto de pontes tiristorizadas (SCRs na configuração antiparalelo acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a corrente de partida de motores de corrente alternada trifásicos. Tem como vantagens a economia de energia, sendo muito utilizada em sistemas de refrigeração e em bombeamento e sua utilização têm se expandido devido ao baixo custo dos micro controladores, porém tem como desvantagem a criação de harmônicos na rede.

51 6.12 – Escolha do Motor Parâmetros a considerar na escolha do motor:
Fonte de energia da instalação; Dados relativos à potência solicitada pela carga:

52 Escolha do Motor Máxima elevação de temperatura permissível, disponível nos dados de placa do motor. Informações sobre o fator de serviço

53 Escolha do Motor Velocidade do motor: referidos a rpm à plena carga. Vai depender do tipo de acoplamento, se direto ou indireto, se por meio de engrenagens ou polias. Torque ou conjugado do motor: devemos saber que carga esse motor vai acionar para a escolha do motor pela classe que mais se enquadra.

54 Escolha do Motor Tipo de carcaça: deve-se especificar o ambiente de trabalho em que o motor irá atuar: À prova de explosão em ambientes contendo vapores inflamáveis Totalmente fechados em ambientes contendo poeira ou expostos ao tempo. À prova de pingos para ambientes normais de trabalho.