Acionamentos Elétricos ACIJ6

Apresentação em tema: "Acionamentos Elétricos ACIJ6"— Transcrição da apresentação:

1 Acionamentos Elétricos ACIJ6
Prof. Dr. Cesar da Costa 4.a Aula: Acionamento de Motores

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1. Partida Direta de Motor de Indução Sistema de partida no qual o motor recebe, nos seus terminais, plena tensão no instante da partida. O motor de rotor tipo gaiola pode partir a plena carga e com a corrente elevando-se de 4 a 8 vezes a corrente nominal, conforme o tipo e número de pólos. O conjugado na partida atinge aproximadamente 1,5 vezes o conjugado nominal. 2

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1. Partida Direta de Motor de Indução É o método de partida mais simples, em que não são empregados dispositivos especiais de acionamento do motor. Apenas são utilizados contatores, disjuntores ou chaves interruptoras que possibilitem a alimentação do motor com plena tensão no instante da partida.. 3

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1. Partida Direta de Motor de Indução Os motores somente podem partir diretamente da rede se forem satisfeitas as seguintes condições: A capacidade nominal da rede seja suficientemente elevada que torne a corrente de partida do motor como que irrelevante; A corrente de partida do motor é de baixo valor porque a sua potência é pequena; A partida do motor é feita sem carga, o que reduz a duração da corrente de partida e, consequentemente, atenua os efeitos sobre o sistema de alimentação. 4

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1. Partida Direta de Motor de Indução Os fatores que impedem a partida dos motores diretamente da rede secundária pública de suprimento são: A potência do motor ser superior ao máximo permitido pela concessionária local, normalmente estabelecida em 7,5 cv; A carga a ser movimentada necessitar de acionamento lento e progressivo. 5

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1. Partida Direta de Motor de Indução 6

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2. Partida Estrela - Triangulo Em instalações elétricas industriais, principalmente aquelas sobrecarregadas, podem ser usadas chaves estrela-triângulo como forma de suavizar os efeitos de partida dos motores elétricos. Só é possível o acionamento de um motor elétrico através de chaves estrela-triângulo se este possuir seis terminais acessíveis e dispor de dupla tensão nominal, tal como 220/380 V ou 380/660 V. 7

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2. Partida Estrela - Triangulo O procedimento para o acionamento do motor é feito, inicialmente, ligando-o na configuração estrela até que este alcance uma velocidade próxima da velocidade de regime, quando então esta conexão é desfeita e executada a ligação em triângulo. A troca da ligação durante a partida é acompanhada por uma elevação de corrente, fazendo com que as vantagens de sua redução desapareçam se a comutação for antecipada em relação ao ponto ideal. 8

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2. Partida Estrela - Triangulo Durante a partida em estrela, o conjugado e a corrente de partida ficam reduzidos a 1/3 de seus valores nominais. Neste caso, um motor só pode partir através de chave estrela-triângulo quando o seu conjugado, na ligação em estrela, for superior ao conjugado da carga do eixo. Devido ao baixo conjugado de partida a que fica submetido o motor, as chaves estrela-triângulo são mais adequadamente empregadas em motores cuja partida se dá em vazio. 9

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2. Partida Estrela - Triangulo A seguir, algumas vantagens e desvantagens das chaves estrela-triângulo: a) Vantagens Custo reduzido; Elevado número de manobras; Corrente de partida reduzida a 1/3 da nominal; Dimensões relativamente reduzidas.. 10

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2. Partida Estrela - Triangulo A seguir, algumas vantagens e desvantagens das chaves estrela-triângulo: b) Desvantagens Aplicação específica a motores com dupla tensão nominal e que disponham de seis terminais acessíveis; conjugado de partida reduzido a 1/3 do nominal; A tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor; O motor deve alcançar, pelo menos, 90% de sua velocidade de regime para que, durante a comutação, a corrente de pico não atinja valores elevados, próximos, portanto, da corrente de partida com acionamento direto. 11

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2. Partida Estrela - Triangulo 12

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2.1 Conjugado O conjugado (também chamado torque, momento ou binário) é a medida do esforço necessário para girar um eixo. É sabido, pela experiência prática que, para levantar um peso por um processo semelhante ao usado em poços, a força “ F ” que é preciso aplicar à manivela depende do comprimento “I” da manivela. Quanto maior for a manivela, menor será a força necessária. 13

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2.1 Conjugado No exemplo a seguir, se o balde pesa 20N e o diâmetro do tambor é 0,20m, a corda transmitirá uma força de 20N na superfície do tambor, isto é, a 0,10m do centro do eixo. Para contrabalancear esta força, precisam de 10N na manivela, se o comprimento l for de 0,20m. Se l for o dobro, isto é, 0,40m, a força F será a metade, ou seja 5N. Como vemos, para medir o “esforço” necessário para girar o eixo não basta definir a força empregada: é preciso também dizer a que distância do eixo a força é aplicada. 14

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2.1 Conjugado O “esforço” é medido pelo conjugado, que é o produto da força pela distância, F x l. Neste exemplo, o conjugado vale: C = 20N x 0,10m = 10N x 0,20m = 5N x 0,40m = 2,0 N.m. C = F. l (N . m) Onde: F= Força (Newton); I = Comprimento (Metros) 15

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2.2 Energia A potência mede a “velocidade” com que a energia é aplicada ou consumida. No exemplo anterior, se o poço tem 24,5 metros de profundidade, a energia gasta, ou trabalho realizado para trazer o balde do fundo até a boca do poço é sempre a mesma, valendo 20N x 24,5m = 490N.m Note que a unidade de medida de energia mecânica, N.m, é a mesma que usamos para o conjugado. Trata-se, no entanto, de grandezas de naturezas diferentes, que não devem se confundidas. W = F . d (N . m) 16

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2.3 Potencia Mecânica Obs.: 1N.m = 1J = W . dt A potência exprime a rapidez com que esta energia é aplicada e se calcula dividindo a energia ou trabalho total pelo tempo gasto em realiza-lo. Assim, se usarmos um motor elétrico capaz de erguer o balde de água em 2,0 segundos, a potência necessária será: P1 = 490 / 2,0 = 245W Se usarmos um motor mais potente, com capacidade de realizar o trabalho em 1,3 segundos, a potência necessária será: P2 = 490 / 1,3 = 377W 17

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2.4 Potencia Mecânica A unidade mais usual para medida de potência mecânica é o cv (cavalo vapor), equivalente a 736W. Então as potências dos dois motores acima serão: P1 = 245 / 736 = 1 / 3cv P2 = 377 / 736 = 1 / 2cv 18

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2.5 Rendimento O motor elétrico absorve energia elétrica da linha e a transforma em energia mecânica disponível no eixo. O rendimento define a eficiência com que é feita esta transformação. Chamando “Potência útil” (Pu), a potência mecânica disponível no eixo e “Potência absorvida” (Pa), a potência elétrica que o motor retira da rede, o rendimento será a relação entre as duas, ou seja: 19

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2.6 Relação entre Conjugado e Potência Quando a energia mecânica é aplicada sob a forma de movimento rotativo, a potência desenvolvida depende do conjugado C e da velocidade de rotação “ n”. As relações são: P(cv) = C(kgfm) x n(rpm) / 716 P(cv) = C(Nm) x n(rpm) / 7024 P(kW) P (Kw) = C(kgfm) x n(rpm) / 974 20

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2.7 Curva Conjugado x Velocidade O motor de indução tem conjugado igual a zero à velocidade síncrona. À medida que a carga vai aumentando, a rotação do motor vai caindo gradativamente, até um ponto em que o conjugado atinge o valor máximo que o motor é capaz de desenvolver em rotação normal. Se o conjugado da carga aumentar mais, a rotação do motor cai bruscamente, podendo chegar a travar o rotor. Representando num gráfico a variação do conjugado com a velocidade para um motor normal, vamos obter uma curva com aspecto representado a seguir. 21

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2.7 Curva Conjugado x Velocidade 22