1-motor cc - apresentação
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MOTOR CC
INTRODUÇÃO
O motor CC é versátil;
Tensão versus corrente;
Velocidade versus conjugado;
Utilizado em aplicações que necessitam de ampla
faixa de velocidades ou de controle preciso;
Bobinas geram o fluxo magnético do estator;
Corrente contínua;
Intensidade do campo magnético contínua;
Rotor alimentado por tensão contínua.
Interação do campo magnético do estator
com o do rotor gera torque para
movimentação do rotor;
Os motores CC têm sido substituídos;
Desenvolvimento de técnicas de acionamento
de corrente alternada;
Viabilidade econômica;
Aplicações em que o motor CC é a melhor escolha:Máquinas de papel;Bobinadeiras e desbobinadeiras;Laminadores;Extrusoras;Prensas;Elevadores;Movimentação e elevação de cargas;Moinhos de rolos;Indústria de Borracha;Mesa de testes de motores.
O MOTOR CC
Aspectos construtivos É composto de duas estruturas magnéticas: o estator
e o rotor.
Estator:
Enrolamento de campo magnético;
Ímã permanente.
Rotor
Eletroímã composto de núcleo de ferro na superfície;
Sistema mecânico de comutação alimenta enrolamentos.
Figura 1: Exemplificação de um rotor e de um estator
Sistema mecânico de comutação
Comutador
○ Solidário ao eixo do rotor;
○ Possui diversas lâminas;
Enrolamentos do rotor conectados em série.
○ Inverte a corrente;
Escovas fixas.
○ Ligadas aos terminais de alimentação;
○ Exercem pressão sobre o comutador;
Figura 2: Sistema de comutação
Princípio de funcionamento
Tem-se um motor em que o estator é
composto por ímãs permanentes e o rotor,
uma bobina de fio de cobre;
Corrente elétrica gera campos magnéticos
Bobina comporta-se como ímã permanente.
Figura 3: Funcionamento do motor CC
(a) Polos opostos se atraem e bobina gira
por causa do torque;
Rotor em equilíbrio estável;
Força e torque nulos.
Comutação;
Repulsão intensa;
Novo torque;
Gira no mesmo sentido.
Rotor gira.
A comutação é baseada na mudança de
uma lâmina para outra;
Bobina curto-circuitada;
Liberação de energia armazenada;
Força eletromotriz induzida na espira;
Surgem faíscas;
Indução de força eletromotriz;
Enfraquecimento do fluxo de estator.
Figura 4: Esquema simplificado do motor cc
Controle de Velocidade Os três tipos mais comuns são:
• Controle pela tensão aplicada no campo: Mantém-se a tensão de armadura constante, e varia-se a corrente de campo, e consequentemente, o fluxo. A relação entre o fluxo e a velocidade é inversamente proporcional
• Controle pela resistência do circuito de armadura: Coloca-se um resistor em série com o circuito de armadura, com o intuito de variar a velocidade. Há uma enorme perda de energia devido à potência dissipada no resistor adicionado.
• Controle pela tensão aplicada na armadura: Mantém-se o fluxo constante e varia-se a tensão aplicada na armadura. Apresenta uma relação de proporcionalidade direta entre a tensão e a velocidade.
• Representação do circuito elétrico de um motor CC
Tipos de Excitação
Excitação do tipo Série:
• Bobinas de campo em série com o enrolamento da armadura;
• Só haverá fluxo quando a corrente da armadura for diferente de zero;
• O conjugado é função quadrática da corrente de armadura;
• Conjugado elevado em baixa rotação;
• Potência constante;• Velocidade muito elevada quando o
motor estiver descarregado.
Excitação do tipo Independente
Excitação do tipo Paralelo• Bobinas de campo em paralelo com
enrolamento da armadura;• Velocidade praticamente constante;• Velocidade ajustável pela variação da
tensão na armadura.
• Motor excitado externamente pelo circuito de campo;
• Velocidade praticamente constante e ajustável pela variação da tensão na armadura, mantendo-se o fluxo constante, ou pela variação do fluxo mantendo-se a tensão na armadura constante;
Excitação do tipo Composta
• Enrolamento de campo independente;
• Apresenta um fluxo mínimo, mesmo com o motor vazio.
Vantagens e desvantagens dos acionamentos em corrente contínua
Vantagens
Operação em 4 quadrantes com
custos relativamente mais baixos;
Ciclo contínuo mesmo em baixas
rotações;
Alto torque na partida e em
baixas rotações;
Ampla variação de velocidade;
Facilidade em controlar a
velocidade;
Os conversores CA/CC requerem
menos espaço;
Desvantagens
Os motores de corrente contínua
são maiores e mais caros que os
motores de indução, para uma
mesma potência;
Maior necessidade de manutenção;
Arcos e faíscas devido à
comutação de corrente por
elemento mecânico;
Necessidade de medidas especiais
de partida, mesmo em máquinas
pequenas.
FATORES QUE INFLUENCIAM A SELEÇÃO DO MOTOR CC
Grau de proteção
• No Brasil a norma de classificação de grau de proteção vigente é a ABNT NBR 6146.
• O grau de proteção mecânica é identificado pelas letras “IP” seguidas de dois algarismos característicos, podendo ainda, ou não, ser complementado por letras adicionais.
Tipos de Refrigeração
O tipo de refrigeração juntamente com o
grau de proteção e as exigências do local
de instalação, definem o tipo de motor.
São exemplos:
Motores abertos;
Motores totalmente fechados.
Exemplos de Motores
Motor aberto IGG Motor fechado IHS
CICLOS DE CARGAIntrodução
Regime Normalizados
Regime Contínuo S1
• Regime Contínuo S1
• Demonstração do Regime de tempo Limitado S2
Regimes Intermitentes de S3 a S8
Fator de duração de Ciclo;
Caracterização dos regimes visto o conceito
de Fator de Duração ;
Exigência de Conhecimento para selecionar o
Motor.
• Ilustração do regime intermitente periódico (S3)
• Apresentação do regime intermitente periódico composto com partidas (S4)
• Ilustração do regime intermitente periódico com frenagem por eletricidade (S5)
• Apresentação do Regime Contínuo composto com Carga Intermitente (S6)
• Demonstração do regime de funcionamento contínuo composto com frenagem elétrica (S7)
• Ilustração do regime de funcionamento contínuo composto com mudança periódica na relação entre a carga e velocidade de rotação (S8)
Classe de temperatura
A energia térmica é a transformação das perdas elétricas e
mecânicas ocorridas nos motores elétricos e ocasionam o
aquecimento das partes da máquina.
Os materiais isolantes dos enrolamentos começam a se
deteriorar com uma temperatura relativamente baixa, então
deve-se garantir o seu adequado desempenho.
A máxima temperatura permissível limita a máxima potência
disponível em um dado motor.
Os materiais isolantes presentes nas máquinas podem ser classificados termicamente em classes
Classes de temperaturas dos motores elétricos.
Parâmetros para análise da temperatura de motor
A temperatura ambiente, associada à
temperatura do meio refrigerante;
A temperatura do enrolamento, ou seja,
a temperatura média nas diferentes
regiões do mesmo;
A temperatura do ponto mais quente.
INTERFERÊNCIA DA TEMPERATURA E ALTITUDE EM UM MOTOR CC
Observações feitas para ocorrência de troca
de calor entre motor e ambiente.
Temperatura: referente ao meio externo.
“meio refrigerante”.
Altitude: localização de montagem do motor.
Implicações de um ar rarefeito e sua baixa
de densidade.
Temperatura
Motores com sistemas isolantes.
Faixa de temperatura ambiente até 40°C.
Excesso de temperatura deve ser suprida
pelo uso de materiais específicos.
O cálculo da sobrelevação é feito através
de tabelas.
Altitude
Mesma dissipação de calor até os 1000 m.
A partir de 1000 m os efeitos da altitude devem ser
analisados.
Maiores altitudes requerem menores potências.
Interferência da variação de densidade.
Redução de potência aumentam a velocidade de
operação.
Curvas de potência para T>40°C e A>1000m.
FORMAS CONSTRUTIVASIEC e ABNT
A instalação depende da disponibilização do local.
Tanto ABNT quanto a IEC consideram
características semelhantes para definir as formas
construtivas:
Forma de fixação do motor;
Existência e localização de mancais e tampas laterais;
Existência de eixo próprio e de segunda ponta de eixo.
Nomenclatura
Sistema de Codificação II: sistema completo.
“Arranjo de montagem internacional”, IM.
4 algarismos de caracterização.
Sistema de Codificação I: sistema simplificado.
Verificação da disposição do eixo (B ou V).
Algarismo (1 ou 2) para disposições gerais: pés,
flanges, tipos de pontas, tampas e fixação.
1º algarismo: Tipo de forma construtiva.
2º algarismo: referente à forma de fixação do motor
na superfície:
Utilização de pés ou flanges;
Utilização de maçais, presença de tampas laterais.
3º algarismo: Referente ao eixo e sua linha de
montagem, à existência de base comum com a
máquina e à existência ou não, e posicionamento, de
maçal de guia.
4º algarismo: Tipo de ponta de eixo.
CAIXA DE LIGAÇÃOPosicionamento
Os cabos de alimentação condizem com a disponibilidade
física da obra.
IEC e ABNT diferenciam métodos para nomenclatura.
ABNT:
Ponto de referência: caixa de ligação;
Analisa-se a posição da ponta de eixo;
Ponta à esquerda (E) e ponta à direita (D).
IEC:
Ponto de referência: ponta de eixo;
Analisa-se a posição da caixa de ligação;
Caixa à esquerda (D) e caixa à direita (E).
COMO SELECIONAR UM MOTOR CCCódigo do Motor
Dados Necessários
Código do Motor
Código do Motor
Motor 1GG
Motor 1GH
Dados Necessários
Tipo de Refrigeração e Grau de Proteção;
Tensão de armadura;
Potência/Conjugado e Rotação requeridos pela carga;
Tensão de Campo;
Forma Construtiva;
Posição da Caixa de Ligações e Entrada de Cabos;
Temperatura Ambiente e Altitude da Instalação;
Opcionais.
Tipo de refrigeração e grau de proteção
Determinam o tipo do motor a ser utilizado;
Motor 1GG possui IP 23;
Motor 1GH possui IP 23 podendo ser
aumentado para IP 54.
Opções para o motor 1GG:
Localização do ventilador;
Posição do ventilador;
Sentido da tomada de ar do ventilador.
Opções para o motor 1GH:
Dutos conectados a um lado (IP 23) ou ambos (IP
54);
Sentido do fluxo interno de ar pelo motor;
Posição de conexão dos dutos.
Tensão de armadura
Tensão de armadura requerida igual a
uma das tensões disponíveis, seleciona
a rotação pelo catálogo
Se for diferente, seleciona um motor
com uma tensão imediatamente acima
Potência/Conjugado requerido pela carga
Tensão de Campo
Tensões de campo padrão:
Tensões de campo fora do padrão
Forma construtiva
Posição da caixa de ligações e entrada de cabos
Devem estar inclusas no catálogo como itens
opcionais, a menos que seja padrão
Caixa de ligação
Deve ser escolhida juntamente à posição do
ventilador (motor 1GG) ou da conexão do duto de
refrigeração (motor 1GH)
Caixa de ligações é sempre vista da ponta do eixo
do motor
Temperatura ambiente e altitude de instalação
Opcionais Dispositivos de proteção e monitoramento;
Sensor de temperaturaTermistor PTC para alarme e/ou desligamentoMonitoramento do comprimento das escovas
Tacômetros e geradores de pulso; Rolamentos especiais para cargas radiais elevadas; Resistência de desumidificação; Monitoramento do fluxo de ar de refrigeração (para motores
1GG); Grau de severidade de vibração aumentado; Pintura em cor especial; Filtro e silenciador; Freios.