63227926-volume1-04-2004-br

Seleo de acionamentos

04/2004

Mtodos de clculo e exemplos - volume 1

1052 3801 / BP

ndice

1

Introduo.......................................................................................................... 6

2

Acionamentos trifsicos com rotaes fixas................................................. 9

3

Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia ......................... 26

4

Servoacionamentos ........................................................................................ 33

5

Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos ................................. 39

6

Redutores ........................................................................................................ 46

7

Frmulas da tecnologia de acionamentos ................................................... 56

8

Exemplo de clculo - acionamento de sistema de translao..... .............. 65

9

Exemplo de clculo para acionamento de sistema de elevao................ 92

10

Ex. de clculo - transportador corrente com conversor de freq. ..... ....... 103

11

Ex. de clculo - transportador de rolos com conversor de freq. ............. 107

12

Ex. de clculo - acionamento mesa giratria com conversor de freq. ...... 112

13

Exemplo de clculo - correia transportadora............................................. 117

14

Exemplo de clculo - acionamento de sistema biela-manivela................ 122

15

Exemplo de clculo - acionamento de fuso ............................................... 126

16

Exemplo de clculo - prtico com servoacionamentos ............................ 131

17

Apndice e legenda ...................................................................................... 148

18

Glossrio........................................................................................................ 153

Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

3

ndice

1 2

Introduo.......................................................................................................... 6 Acionamentos trifsicos com rotaes fixas................................................. 9 2.1 Funcionamento dos motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola . 9 2.2 Dados nominais do motor assncrono trifsico com rotor de gaiola ....... 11 2.3 Regimes de servio conforme NBR 7094............................................... 14 2.4 Rendimento , fator de potncia cos e classe de isolao ................. 15 2.5 Grau de proteo .................................................................................... 17 2.6 Proteo do motor ................................................................................. 18 2.7 Dimensionamento do motor.................................................................... 19 2.8 Partida e comutao suaves................................................................... 20 2.9 Motores com freio ................................................................................... 23 Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia ......................... 26 3.1 Conversores de freqncia..................................................................... 27 3.2 Motores e motofreios MOVIMOT com conversor de freq. integrado .... 27 3.3 Operao de motor com conversor de freqncia.................................. 28 3.4 Elaborao de projetos com conversores de freqncia SEW............... 30 Servoacionamentos ........................................................................................ 33 4.1 Servomotores.......................................................................................... 34 4.2 Servoconversores MOVIDYN ............................................................... 36 4.3 Conversor para acionamentos MOVIDRIVE e MOVIDRIVE compact 37 4.4 Fluxograma para a elaborao de projetos ............................................ 38 Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos ................................. 39 5.1 Caractersticas ........................................................................................ 39 5.2 Dimensionamento do motovariador ........................................................ 40 Redutores ........................................................................................................ 46 6.1 Redutores padro para motoredutores................................................... 46 6.2 Dimensionamento de redutores padro com fator de servio ................ 49 6.3 Redutores para servoacionamentos ....................................................... 52 6.4 Foras radiais, foras axiais ................................................................... 54 Frmulas da tecnologia de acionamentos ................................................... 56 7.1 Movimentos bsicos ............................................................................... 56 7.2 Momento de inrcia ................................................................................ 58 7.3 Potncia esttica ou dinmica ................................................................ 60 7.4 Foras de resistncia.............................................................................. 61 7.5 Torques................................................................................................... 62 7.6 Potncias ................................................................................................ 62 7.7 Rendimentos........................................................................................... 62 7.8 Clculo de fusos ..................................................................................... 63 7.9 Frmulas especiais ................................................................................. 64

3

4

5

6

7

4


ndice

8

Exemplo de clculo - acionamento de sistema de translao ................... 65 8.1 Clculo de motor..................................................................................... 66 8.2 Dimensionamento do redutor.................................................................. 73 8.3 Acionamento de sistema de translao com 2 velocidades ................... 75 8.4 Acionamento para sistema de translao com conversor de freqncia 81 Exemplo de clculo para acionamento de sistema de elevao................ 92 9.1 Motor com plos comutveis .................................................................. 93 9.2 Motor com conversor de freqncia ....................................................... 97 Ex. de clculo - transportador corrente com conversor de freqncia... 103 10.1 Clculo do motor................................................................................... 104 10.2 Dimensionamento do redutor................................................................ 106 Ex. de clculo - transportador de rolos com conversor de freqncia ... 107 11.1 Clculo do motor................................................................................... 108 Ex. de clculo - acionamento de mesa giratria com conversor freq. .... 112 12.1 Clculo do motor................................................................................... 113 12.2 Dimensionamento do redutor................................................................ 116 Exemplo de clculo - correia transportadora............................................. 117 13.1 Clculo do motor................................................................................... 119 13.2 Dimensionamento do redutor e do variador.......................................... 121 Exemplo de clculo - acionamento de sistema biela-manivela................ 122 14.1 Clculo do motor................................................................................... 124 Exemplo de clculo - acionamento de fuso ............................................... 126 15.1 Clculo .................................................................................................. 127 15.2 Verificao do clculo ........................................................................... 128 Exemplo de clculo - prtico com servoacionamentos ............................ 131 16.1 Otimizao dos diagramas velocidade/tempo ...................................... 132 16.2 Clculo de potncia .............................................................................. 134 16.3 Dimensionamento do redutor................................................................ 136 16.4 Escolha do motor .................................................................................. 139 16.5 Escolha da unidade eletrnica para acionamentos .............................. 143 Apndice e legenda ...................................................................................... 148 17.1 Apndice ............................................................................................... 148 17.2 Legenda ................................................................................................ 150 Glossrio........................................................................................................ 153

9

10

11 12

13

14 15

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Ref.:

Seleo de acionamentos - Mtodos de clculo e exemplos - Volume 1 Edio 07/2003 (1052 3801/BT)


5

11

Introduo

IntroduoA SEW-EURODRIVE uma das empresas lder no mercado mundial de acionamentos eltricos. A ampla linha de produtos e o atendimento ao cliente tornam a SEW o parceiro ideal na soluo de tarefas de acionamentos complexos. A matriz do grupo localiza-se em Bruchsal (Alemanha). Os componentes de acionamentos da SEW so fabricados nos mais altos padres de qualidade, em fbricas na Alemanha, Frana, EUA, Brasil e China. Esses componentes so utilizados nas montadoras em mais de 39 pases, que oferecem maior proximidade aos clientes e menores prazos de entrega, com o mesmo padro de qualidade. Vendas, consultoria, assistncia ps venda e Service SEW so encontrados em mais de 60 pases espalhados pelo mundo.

A empresa SEWEURODRIVE

A linha de produtos

Redutores e Motoredutores com Redutores de engrenagens helicoidais at 18000 Nm Redutores de eixos paralelos at 18000 Nm Redutores de engrenagens cnicas at 50000 Nm Redutores angulares Spiroplan at 70 Nm Redutores de rosca sem-fim at 4200 Nm Redutores planetrios com folga reduzida at 3000 Nm Redutores planetrios de engrenagens helicoidais e engrenagens cnicas at 415000 Nm Redutores industriais de eixos paralelos at 65000 Nm

Rotao fixa ou varivel

Motores trifsicos at 75 kW Servomotores assncronos at 200 Nm Servomotores sncronos at 47 Nm Acionamentos a prova de exploso conforme ATEX 100a Motoredutores MOVIMOT com conversor de freqncia integrado Motoredutores MOVI-SWITCH com dispositivo de comutao e proteo integrados Conversores de freqncia MOVITRAC, MOVIDRIVE e MOVIDYN para a variao contnua da rotao de acionamentos trifsicos padro e servoacionamentos Variadores mecnicos VARIBLOC at 45 kW e VARIMOT at 11 kW

Se forem exigidas uma ou duas rotaes, poder ser aplicado um motoredutor trifsico de velocidade constante ou de plos comutveis, ligado rede. Para mais de dois estgios de rotao ou para variao contnua da rotao, so aplicados acionamentos controlados eletronicamente com MOVITRAC, MOVIDRIVE, MOVIMOT e MOVIDYN. Para pequenas faixas de variao at 1:8 tambm so utilizados variadores mecnicos VARIBLOC ou VARIFRIC.

6


Introduo

1

Controle

Os acionamentos podem ser conectados em circuito de controle eletrnico. As vantagens desses acionamentos so por exemplo, alto torque de partida, um desempenho especial de acelerao e desacelerao, proteo contra sobrecarga por limitao de torque e de corrente, operao em vrios quadrantes, etc. Alm disso, os acionamentos controlados eletronicamente com MOVITRAC, MOVIDYN ou MOVIDRIVE podem funcionar em operao sincronizada, posicionamento ou tambm ser includos atravs da comunicao fieldbus e controle de fluxo integrado em sistemas de automao. Motores assncronos trifsicos e servomotores com ou sem redutor, devido ao seu design simples e robusto e ao seu alto grau de proteo, so acionamentos seguros, com confiabilidade de servio, mesmo sob as mais severas condies de operao. Em todos os casos, o perfeito conhecimento e a observao das condies de servio so decisivos para o sucesso. Os motores trifsicos normais e os servomotores podem trabalhar por anos em perfeitas condies de funcionamento, sem necessidade de manuteno. A manuteno dos redutores se limita a uma verificao regular do nvel e da condio do leo, assim como s trocas do leo, conforme especificao. Deve ser observado o tipo de leo aprovado pela SEW e o volume de abastecimento correto. Peas de desgaste e de reposio para acionamentos SEW esto disponveis para pronta entrega, na maioria dos pases. Com a grande variedade de seqncias de movimentos, aparentemente todos os casos de acionamento so distintos. Entretanto, os casos de acionamento podem ser reduzidos a trs solues padro: movimento linear na horizontal movimento linear na vertical movimento rotativo Primeiramente so anotados dados de carga como massas, momentos de inrcia das massas, velocidades, foras, nmero de partidas, perodos de trabalho, geometria das rodas e dos eixos. Com esses dados calculada a potncia exigida sob considerao dos rendimentos e determinada a rotao de sada. Com esses resultados determinado o motoredutor do respectivo catlogo SEW, sob observao das condies individuais de operao. Para a escolha do tipo do motoredutor valem os critrios abaixo relacionados. Uma vez que as caractersticas operacionais dos diversos motoredutores divergem entre si, nos prximos captulos essas caractersticas sero apresentadas distintamente. feita a seguinte sub-diviso: Acionamentos trifsicos com uma ou mais rotaes fixas Acionamentos trifsicos com conversor de freqncia Servoacionamentos Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos Tipos de redutores

Condies de trabalho

Manuteno

Elaborao de projetos


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1Software SEW ProDrive para projetos

Introduo

O software SEW ProDrive para projetos serve para a determinao rpida e efetiva de acionamentos SEW, com todos os dados necessrios para a avaliao da aplicao. Para isso, est disponvel o grande volume de dados do catlogo eletrnico SEW EKAT, como base de dados. O usurio pode escolher entre acionamentos trifsicos sem ou com controle e servoacionamentos. Para a escolha esto disponveis redutores de engrenagens helicoidais, redutores de eixos paralelos, redutores de engrenagens cnicas, redutores de rosca sem-fim, redutores planetrios e redutores Spiroplan. Como complemento tambm podem ser determinados os respectivos conversores de freqncia e seus acessrios.

8


Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

2

2

Acionamentos trifsicos com rotaes fixasInformaes detalhadas sobre motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola DR/ DZ/DX so encontradas nos catlogos de "Motoredutores" e "Motoredutores com plos comutveis".

Fig. 1: Motor assncrono trifsico com rotor de gaiola

00624AXX

2.1

Funcionamento dos motores assncronos trifsicos com rotor de gaiolaDevido ao seu design simples, alta confiabilidade de servio e preo vantajoso, o motor assncrono trifsico com rotor de gaiola o motor eltrico mais utilizado.

Desempenho na acelerao

O desempenho na acelerao descrito pela curva caracterstica torque x rotao. Devido resistncia rotrica em funo da rotao no motor assncrono trifsico com rotor de gaiola, apresentam valores para o torque durante a acelerao, em funo da rotao (escorregamento). Na Fig. 2 so mostradas as curvas caractersticas de torque x rotao de um motor com plos comutveis, com as caractersticas tpicas. Motoredutores com plos comutveis so acionamentos com rotao varivel mais econmicos, aplicados frequentemente em sistemas de translao ou elevao. Com isso, a alta rotao serve como comutao rpida, enquanto a baixa rotao utilizada para posicionamento.Tabela 1: Motores com plos comutveis frequentemente aplicadosNmero de plos 4/2 8/2 6/4 8/4 Rotao sncrona (rpm a 60 Hz) 1800/3600 900/3600 1200/1800 900/1800 Ligao / / / / (Dahlander) (bobinagem independente) (bobinagem independente) (Dahlander)

Motores com plos comutveis


9

2Ponto operacional


O motor segue a cada acelerao essa curva caracterstica de torque at o seu ponto operacional estvel, onde se cruzam as curvas caractersticas da carga e do motor, respectivamente. O ponto operacional estvel atingido, quando o momento de carga inferior ao torque de partida ou ao torque mnimo. Na comutao do motor da bobinagem de 2 plos para 8 plos, o motor funciona temporariamente como gerador, devido rotao supersncrona. Pela transformao da energia cintica em energia eltrica, a desacelerao da alta para a baixa rotao, realizada com poucas perdas e sem desgaste. O torque mdio de comutao disponvel para a desacelerao :

Torque de comutao nos motores com plos comutveis

,MU MA1 = Torque mdio de comutao = Torque mdio de partida para o enrolamento na baixa rotao

O torque mdio de comutao MU a diferena mdia entre as curvas caractersticas para operao com 2 plos e com 8 plos respectivamente, na faixa entre a rotao nominal com 8 plos e com 2 plos, respectivamente (faixa sombreada).

2

1

rpm

Fig. 2: Curvas caractersticas para motor trifsico com plos comutveisMA1 MA2 MS MK MN ML = Torque de partida com 8 plos = Torque de partida com 2 plos = Torque mnimo = Torque mximo = Torque nominal = Momento de carga [1] [2] [3] 2P 8P

00625BXX

= Operao do motor = Operao com frenagens regenerativas = Ponto operacional estvel = com 2 plos = com 8 plos

Unidades para comutao suave

Para a reduo do torque mdio de comutao esto disponveis unidades eletrnicas para comutao suave, srie WPU.

10



2

2.2

Dados nominais do motor assncrono trifsico com rotor de gaiola

Fig. 3: Plaqueta do motor

03214AXX

Os dados especficos de um motor assncrono trifsico com rotor de gaiola so: Tamanho construtivo Potncia nominal Regime de servio Rotao nominal Corrente nominal Tenso nominal cos Rendimento % Grau de proteo Classe de isolao

Esses dados, eventualmente mais alguns, constam na plaqueta do motor. Essas indicaes de plaqueta, conforme NBR 7094 / ABNT, se referem a uma temperatura ambiente de 40 C e a uma altitude do local de instalao de no mximo 1000 m acima do nvel do mar. Nmero de plos Os motoredutores assncronos trifsicos com rotor de gaiola com uma rotao fixa, geralmente so executados com 4 plos, uma vez que motores com 2 plos favorecem a formao de elevados rudos e tambm reduzem a vida til do redutor. Os motores com maior nmero de plos da mesma potncia (6 plos, 8 plos, etc.) exigem uma carcaa maior e so menos econmicos, devido ao rendimento menor e cos menos favorvel, alm de serem mais caros. Na tabela abaixo podem ser obtidas as rotaes sncronas a diversas polaridades a 50 Hz e a 60 Hz.Tabela 2: Rotaes sncronas nS a 50 Hz e a 60 HzNmero de plos nS (rpm a 50 Hz) nS (rpm a 60 Hz) 2 3000 3600 4 1500 1800 6 1000 1200 8 750 900 12 500 600 16 375 450 24 250 300


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2


Escorregamento

A rotao nominal do motor nN potncia nominal na operao motora sempre inferior rotao sncrona nS. A diferena entre a rotao sncrona e a rotao efetiva o escorregamento, definido como:

S = Escorregamento [%] nS = Rotao sncrona [rpm] nN = Rotao nominal [rpm]

Para pequenos acionamentos, por exemplo, potncia nominal de 0,25 kW, o escorregamento de aproximadamente 10 %, e para acionamentos maiores, por exemplo, potncia nominal de 15 kW, o escorregamento de aproximadamente 3 %. Reduo da potncia A potncia nominal PN de um motor depende da temperatura ambiente e da altitude do local de instalao. A potncia nominal indicada na plaqueta vale para uma temperatura ambiente de at 40 C e para uma altitude mxima do local de instalao de 1000 m acima do nvel do mar. Caso a temperatura ou a altitude sejam superiores a estes valores, a potncia nominal dever ser reduzida de acordo com a seguinte frmula:

PN1 = Potncia nominal reduzida [kW] PN = Potncia nominal [kW] fT = Fator para reduo devido a temperatura ambiente fH = Fator para reduo devido a altitude do local de instalao

fT 1.0

fH

0.9

[1]

1.0

[2]

0.9 0.8

0.8

0.7

0.7

30

40

50

60

C

1000

2000

3000

4000

m

Fig. 4: Reduo da potncia em funo da temperatura ambiente [1] e da altitude [2]

00627CXX

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2

Tolerncias

Conforme norma NBR 7094 / ABNT para motores eltricos, so admissveis as seguintes tolerncias para a tenso nominal. Essas tolerncias so vlidas tambm, se em vez de um valor definido para a tenso nominal estiver indicada uma faixa de tenso nominal. Tenso e Freqncia: Rendimento : Fator de potncia cos : Escorregamento S: a PN < 1 kW: a PN 1 kW: Corrente de partida IA (com rotor bloqueado): Torque de partida MA (com rotor bloqueado): Torque mximo MK: Momento de inrcia MM: 85%: > 85%: Tolerncia A 0,15 (1 ) 0,20 (1 ) (1 cos ) / 6 30 % 20 % + 20 % 15 % 10 % 10 %

Tolerncia A

A tolerncia A descreve a faixa admissvel, na qual a freqncia e a tenso podem desviar do respectivo ponto nominal. O grfico a seguir descreve esta faixa. O centro das coordenadas designado com "0" marca sempre o ponto para freqncia e tenso nominais, respectivamente.V [%] +5

A+3

f [%] -2 0 +2

-3 -503210AXX

Fig. 5: Faixa da Tolerncia A

Subtenso / Subdimensionamento

Os valores de catlogo como potncia, torque e rotao, no podem ser observados, quando submetidos subtenso ou subdimensionamento dos cabos de alimentao dos motores. Isso vale particularmente na operao de partida do motor, onde a corrente de partida equivale a um mltiplo da corrente nominal.


13

22.3


Regimes de servio conforme NBR 7094A potncia nominal est sempre relacionada a um regime de funcionamento e a um fator de durao do ciclo.

S1 S2

Funcionamento carga constante, com durao suficiente para que o equilbrio trmico seja atingido. Funcionamento carga constante durante um tempo determinado, inferior ao necessrio para atingir o equilbrio trmico, seguido por um perodo de repouso de durao suficiente para o motor ter recuperado a temperatura ambiente. Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um perodo de funcionamento carga constante e um perodo de repouso. Neste regime o ciclo tal que a corrente de partida no afeta significativamente a elevao de temperatura. Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um perodo de partida significativo, um perodo de funcionamento carga constante e um perodo de repouso. Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um perodo de partida, um perodo de funcionamento carga constante, um perodo de frenagem eltrica rpida e um perodo de repouso.

S3

S4 S5 - S10

Fig. 6: Regimes de servio S1 / S2 / S3

03135AXX

14



2

Regime de servio

Para um motor projetado para S1 com 100 % ED, se for exigido um perodo de ciclo menor, a potncia poder ser aumentada conforme tabela a seguir.Tabela 3: Fator de aumento da potncia KRegime de servio S2 Tempo de operao 60 min 30 min 10 min 60 % 40 % 25 % 15 % Fator de aumento da potncia K 1,1 1,2 1,4 1,1 1,15 1,3 1,4

S3

Fator de durao do ciclo ED

S4 - S10

Para a determinao da potncia nominal e do regime de Sob consulta servio, devem ser indicados o nmero e o tipo de partidas por hora, tempo de partida, tempo de carga, tipo de desacelerao, tempo de desacelerao, tempo de marcha em vazio, durao do ciclo, tempo de parada e potncia exigida.

Fator de durao do ciclo ED

Relao entre tempo em carga e durao do ciclo (durao do ciclo = soma dos tempos em carga e dos tempos em repouso). A durao mxima do ciclo de 10 minutos.

ED = Fator de durao do ciclo [%] te = Soma dos tempos em carga [s] tS = Durao do ciclo [s]

2.4

Rendimento , fator de potncia cos e classe de isolaoNa plaqueta do motor indicada a potncia de sada como potncia nominal PN, ou seja a potncia mecnica disponvel no eixo, conforme a NBR 7094. Em grandes motores o rendimento e o fator de potncia cos so mais vantajosos do que em pequenos motores. O rendimento e o fator de potncia tambm se alteram com o grau de utilizao do motor, ou seja, com carga parcial eles se tornam menos vantajosos.

Potncia aparente Potncia ativa Potncia nominalU1 = Tenso de rede [V] IP = Corrente por fase [A]


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2


Classes de isolao conforme NBR 7094 / ABNT

Atualmente os motores com classe de isolao B so os mais utilizados. Nesses motores a temperatura do enrolamento pode aumentar no mximo 80 C, partindo de uma temperatura ambiente de 40 C. As classes de isolao esto fixadas na NBR 7094 / ABNT. Todos os motores SEW com plos comutveis e com bobinagem independente so executados de srie em classe de isolao F. Na tabela a seguir, constam as elevaes de temperatura conforme NBR 7094 / ABNT.Tabela 4: Classes de isolaoClasse de isolao Limite da elevao de temperatura, referente temperatura do ar de refrigerao de 40 C 80 C 105 C 125 C Temperatura limite para desligamento pelos termistores 130 C 150 C 170 C

B F H

Medio da temperatura da bobinagem

O aumento da temperatura de um motor com bobinagem de cobre pode ser medido com um ohmmetro, pelo aumento do valor da resistncia.

t

t

t

t

t

t1 = Temperatura da bobinagem no estado de frio em C t2 = Temperatura da bobinagem em C no fim do ensaio ta1 = Temperatura do agente refrigerante em C no comeo do ensaio ta2 = Temperatura do agente refrigerante em C no fim do ensaio R1 = Resistncia da bobinagem no estado de frio (t1) em R2 = Resistncia no fim do ensaio (t2) em

ta = constante

A influncia da temperatura ambiente ta1 e ta2 pode ser desprezada se a temperatura ambiente no se alterar durante a medio. Disso resulta a frmula simplificada:

t

t

t

Pressupondo-se tambm que a temperatura da bobinagem no estado de frio igual a temperatura ambiente, o aumento da temperatura determinado, conforme segue:

t

t

t

t

t

16



2

2.5

Grau de proteoEm funo das condies ambientais alto ndice de umidade do ar, meios agressivos, respingos ou jatos de gua, p etc. os motores e motoredutores trifsicos com ou sem freio so fornecidos nos graus de proteo IP54, IP55, IP56 e IP65 conforme NBR 9884.IP1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8

1. Numeral caracterstico Proteo contra corpos estranhos No protegido Protegido contra corpos estranhos slidos com 50 mm e maior Protegido contra corpos estranhos slidos com 12 mm e maior Protegido contra corpos estranhos slidos com 2,5 mm e maior Protegido contra corpos estranhos slidos com 1 mm e maior Protegido contra acmulo de p prova de p -

2. Numeral caracterstico Proteo contra gua No protegido Protegido contra gotejamento de gua Protegido contra gotejamento de gua, com a carcaa inclinada em at 15 em relao vertical Protegido contra chuvisco Protegido contra respingos de gua Protegido contra jatos de gua fracos Protegido contra jatos de gua fortes Protegido contra submerso temporria em gua Protegido contra submerso permanente em gua

1) IP = International Protection

Proteo aumentada contra corroso para partes de metal e impregnao adicional da bobinagem (proteo contra umidade e cidos), tambm so possveis como o fornecimento de motores sem ou com freio prova de exploso conforme ATEX 100a.


17

22.6


Proteo do motorA escolha do equipamento de proteo correto determina substancialmente a confiabilidade de servio do motor. Diferencia-se entre equipamento de proteo em funo da corrente e em funo da temperatura do motor. Equipamentos de proteo em funo da corrente, por exemplo so fusveis e rels bimetlicos. Equipamentos de proteo em funo da temperatura, por exemplo so termistores PTC ou sensores bimetlicos (termostatos) na bobinagem. Trs termistores sensores de temperatura TF so ligados em srie no motor e conectados a partir da caixa de ligao a um rel no painel eltrico. Trs1 sensores bimetlicos TH - tambm ligados em srie no motor - so inseridos da caixa de ligao diretamente no circuito de monitorao do motor. Termistores PTC ou sensores bimetlicos respondem temperatura mxima admissvel na bobinagem. Eles tm a vantagem de as temperaturas serem medidas onde elas ocorrem. Os fusveis no protegem o motor contra sobrecargas. Eles servem exclusivamente para a proteo das redes eltricas, contra curto circuito. Os rels bimetlicos so equipamentos de proteo adequados contra sobrecarga para servio normal com baixo nmero de partidas, curtas partidas e correntes de partida no exageradas. Para servio intermitente com maior nmero de partidas (> 60 c/h2) e para operao com alta inrcia, rels bimetlicos no so adequados. Se as constantes de tempo trmicas do motor e do rel no coincidirem, um ajuste da corrente nominal do motor, poder levar a um disparo precoce desnecessrio, ou o no reconhecimento da sobrecarga. Na tabela a seguir apresentada a qualificao dos diversos equipamentos de proteo para causas de disparo distintas.Tabela 5: Qualificao dos equipamentos de proteoA = proteo ampla B = proteo limitada C = sem proteo Sobrecorrentes at 200 % IN Alta inrcia, reverso Servio intermitente at 60 c/h Bloqueio Falta de fase Desvio da tenso Desvio da freqncia Refrigerao do motor insuficiente Defeito de rolamento2)

Proteo em funo da corrente ou da temperatura

Equipamentos de proteo em funo da temperatura

Fusveis Rels bimetlicos

Qualificao do equipamento de proteo

Equipamento de proteo em funo da corrente fusvel C C C C C C C C C rels bimetlicos A B B B B A A C C

Equipamento de proteo em funo da temperatura termistor (TF) A A A B A A A A A sensor bimetlico (TH) A B A B A A A A A

1. Para motores com plos comutveis e com bobinagem independente so aplicados seis sensores bimetlicos. 2. c/h Ligaes por hora

18



2

2.7

Dimensionamento do motorO momento de carga o fator determinante no regime S1. Cada motor dimensionado conforme a sua utilizao trmica. Freqentemente ocorre o caso de aplicao do motor a ser ligado uma vez (S1 = regime contnuo = 100 % ED). A potncia exigida calculada do momento de carga da mquina igual potncia nominal do motor.

Regime S1

Regime S3/S4

O momento de inrcia e um alto nmero de partidas so os fatores determinantes nos regimes S3 e S4. O caso de acionamento com alto nmero de partidas e baixo torque resistente, como por exemplo o acionamento de sistema de translao, amplamente aplicado. Neste caso, de modo algum a potncia exigida determinante para o dimensionamento do motor, mas sim o nmero de partidas do motor. Devido s freqentes ligaes, e consequentemente circulao de altas correntes de partida, o motor submetido a um aquecimento elevado. Se o calor absorvido for superior ao calor dissipado pela ventilao do motor, haver um aquecimento inadmissvel da bobinagem. Com a escolha da classe de isolao adequada ou por ventilao forada, pode ser aumentada a capacidade de carga trmica do motor.

Nmero de partidas em vazio

Com o nmero de partidas em vazio Z0, o fabricante indica o nmero de partidas admissveis do motor a 50 % ED, sem momento resistente e massa externa. Isto significa, quantas vezes por hora o motor pode acelerar o momento de inrcia de seu rotor at a rotao mxima, sem momento resistente a 50 % ED. Caso deva ser acelerado um momento de inrcia adicional ou se um momento de carga adicional ocorrer, aumentar o tempo de acelerao do motor. Uma vez que durante esse tempo de acelerao circula uma corrente elevada, o motor sofrer um aumento da carga trmica e, por conseguinte, se reduz o nmero de partidas admissveis. Os nmeros de partidas admissveis dos motores podem ser calculados por aproximao:

Nmero de partidas admissveis

Z Z0 KJ KM KP

= Nmero de partidas admissveis = Nmero de partidas em vazio do motor a 50 % ED = f (JX, JZ, JM) Fator para clculo: momento de inrcia adicional = f (M L, MH) Fator para clculo: momento resistente na acelerao = f (PX, PN, ED) Fator para clculo: potncia esttica e fator de durao do ciclo ED


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2


Os fatores KJ, KM e KP podem ser calculados para a respectiva aplicao, com base nos diagramas abaixo. em funo do momento de inrcia adicional em funo do momento resistente na acelerao em funo da potncia esttica e do fator de durao do ciclo ED

JX JZ JM ML MH PS PN

= Soma de todos os momentos de inrcia externos, referido ao eixo do motor = Momento de inrcia do ventilador pesado = Momento de inrcia do motor = Momento resistente durante a acelerao = Torque mdio de partida = Potncia exigida aps a acelerao (potncia esttica) = Potncia nominal do motor

2.8

Partida e comutao suavesO torque de um motor assncrono trifsico com rotor de gaiola pode ser influenciado pelo circuito externo com auto-transformador e resistncia ou reatores em srie, ou por diminuio da tenso. A forma mais simples a denominada conexo / . Se a bobinagem do motor for projetada com conexo em tringulo, por exemplo para tenso de rede de 380 V e o motor na fase de partida, conectado em estrela a rede de 380 V, resultar um torque de somente 1/3 do torque na conexo em tringulo. As correntes, inclusive a corrente de partida, tambm alcanam somente 1/3 do valor em relao a conexo em tringulo. Para determinadas aplicaes, a reduo da acelerao na partida e da desacelerao na parada e, por conseguinte, uma acelerao suave e uma desacelerao suave, podem ser obtidas pelo momento de inrcia adicional de um ventilador de ferro fundido cinzento. Neste caso, deve ser verificado o nmero de partidas. Por meio de um transformador de partida, bobinas de reatncia ou resistores adequados alcanado um efeito comparvel com a conexo em estrela-tringulo, com o torque podendo ser variado de acordo com a grandeza das bobinas e dos resistores aplicados.

Conexo-estrelatringulo

Ventilador pesado

Alternativas para a comutao estrelatringulo

20



2

Reduo de torque em motores com plos comutveis

Na comutao da rotao alta para rotao baixa em motores com plos comutveis, eventualmente poder ser necessrio efetuar respectivas redues do torque, uma vez que os torques de comutao so maiores do que os torques de partida. Neste caso, parte da bobina e resistor, pode ser utilizada como soluo econmica uma comutao bifsica. Isso significa, que o motor durante a comutao operado por um determinado tempo (ajustvel com um rel temporizador) s com duas fases na bobinagem para a baixa rotao. Com isso, o campo magntico rotativo simtrico distorcido e o motor recebe um torque de comutao menor.

ou

,MU2ph = torque de comutao mdio com 2 fases = torque de comutao mdio com 3 fases MU = torque de partida na baixa rotao MA1

Para sistemas de elevao, por razes de segurana, no deve ser utilizada a comutao de 2 fases!

L1 L2 L3

1 3

2

A) B) C) 5 n1

4 M n2

Fig. 7: Comutao de plos1 2 3 4 n1 n2 Contatores para sentido de rotao Contatores para velocidade Retificador do freio Freio Baixa rotao Alta rotao 5

00629CXX

Reduo do torque na comutao por A Bobina para comutao B Resistor para partida suave com curtocircuito (Kusa) C Comutao de 2 fases


21

2


Ainda mais vantajosa a aplicao da unidade eletrnica para comutao suave WPU, a qual, na comutao, interrompe eletronicamente a 3 fase e a religa precisamente no tempo certo.

Fig. 8: Unidade eletrnica para comutao suave WPU

1812193

As unidades eletrnicas para comutao suave WPU so inseridas em duas fases e conectadas em funo do tipo de bobinagem e do tipo de conexo.

22



2

2.9

Motores com freioInformaes detalhadas sobre caractersticas de frenagem em relao com diversos retificadores de freios e unidades de controle encontram-se nos catlogos SEW e no manual de freios (at ento: Prtica da Tecnologia de Acionamentos Freios a disco SEW).

Fig. 9: Motor trifsico com freio e freio a disco

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Aplicao e funcionamento

Para muitos casos de aplicao, nos quais necessrio um posicionamento relativamente preciso, o motor deve ter um freio mecnico. parte dessas aplicaes onde o freio mecnico utilizado como freio de servio, motores com freio tambm so aplicados onde se exige segurana. Por exemplo, em sistemas de elevao, nos quais o motor parado eletricamente em uma determinada posio, atua o "Freio", para a fixao segura da posio. Exigncias de segurana semelhantes valem para a irregularidade operacional "Interrupo da tenso de rede". Neste caso, os freios mecnicos nos motores garantem as paradas de emergncia. com a ligao da tenso os freios aliviam eletromagneticamente com o desligamento da tenso eles atuam automaticamente por efeito de mola

Tempos de resposta dos freios

Os freios dos motores SEW, devido ao seu sistema com duas bobinas controlado eletronicamente, so aliviados com tempo de resposta particularmente curto. O tempo de atuao do freio geralmente muito longo, porque o retificador de freio localizado na caixa de ligao do motor alimentado diretamente a partir da placa de bornes do motor. Quando o motor desligado, enquanto est em rotao, ele gera uma tenso (de remanncia) regenerativa, que retarda a atuao do freio. Assim, o desligamento da tenso do freio exclusivamente no lado CA tem como conseqncia retardamentos considerveis, devido auto induo da bobina de freio. Neste caso, a nica possibilidade o desligamento simultneo dos lados CA e CC, no circuito da bobina de freio.


23

2Torques de frenagem


Os freios a disco SEW tm o seu torque ajustvel por variao de molas. Para a solicitao do motor, o torque de frenagem deve ser selecionado dos dados de catlogo, conforme a necessidade. Para sistemas de elevao por exemplo, por razes de segurana, o torque de frenagem deve ser dimensionado com o dobro do valor do torque nominal do motor necessrio. Se na solicitao no tiver indicao, o motor ser fornecido com o torque de frenagem mximo. No dimensionamento do freio, particularmente para frenagens de emergncia, observar que o trabalho mximo admissvel do freio por frenagem no deve ser excedido. Os respectivos diagramas que mostram esses valores em funo do nmero de partidas e da rotao do motor, se encontram nos catlogos SEW e no manual dos freios (at ento: Prtica da Tecnologia de Acionamentos Freios a disco SEW). O tempo de desacelerao se compe de dois tempos individuais: Tempo de atuao do freio t2 Tempo de frenagem mecnica tB

Carga limite

Distncia de frenagem e preciso de posicionamento

Durante o tempo de frenagem mecnica, a rotao do motor reduzida. Durante o tempo de atuao do freio a rotao normalmente permanece constante. Em casos especiais por exemplo, em acionamentos de sistemas de elevao na operao de descida, quando o motor j est desligado e o freio ainda no atuou, o tempo de frenagem poder at aumentar. A tolerncia para a distncia de frenagem sob condies secundrias inalteradas de 12 %. Com tempos de desacelerao bem curtos, a influncia do controle eltrico (tempos de resposta de rels ou de contatores) poder prolongar a distncia at a parada. Com controles programveis podero apresentar-se retardamentos adicionais por tempos de operao dos programas e por priorizao de sinais de sada. Alvio mecnico do freio Adicionalmente o freio poder ser aliviado mecanicamente. Para o alvio mecnico, o fornecimento inclui uma alavanca de alvio (com retorno automtico) ou um parafuso de alvio (sem retorno automtico). Para condies ambientais especiais como por exemplo operao ao ar livre com fortes variaes da temperatura, ou na faixa de baixas temperaturas (frigorfico) necessrio proteger o freio contra congelamento. Isso requer uma unidade de controle especial (inclusa no programa de fornecimento SEW).

Aquecimento do freio

24



2

Contatores de freio

Em conseqncia alta carga de impulsos de corrente e tenso contnua a ser ligada em carga indutiva, os dispositivos de comando para a tenso do freio e para o desligamento no lado CC devem ser ou contatores de CC especiais, ou contatores de CA adaptados com contatos da categoria de utilizao AC3 conforme a EN 60947-4-1. A escolha do contator de freio para ligao a rede bem simples: Para as tenses padro de 220 VCA e 380 VCA escolhido um contator de potncia com uma potncia nominal de 2,2 kW ou 4 kW para operao AC3. Para 24 VCC o contator dimensionado para operao DC3.

Frenagem por contracorrente e por CC

Frenagens por contracorrente ou operao reversvel, ou seja, inverso das fases de alimentao do motor rotao mxima, sujeitam o motor a uma alta carga mecnica e trmica. Essa alta carga mecnica tambm transmitida aos redutores e elementos de transmisso do sistema. Neste caso, consultar sempre o fabricante dos acionamentos. Com frenagem CC, motores sem freio podem ser freados mais, ou menos rapidamente, em funo da intensidade da CC. Uma vez que esse tipo de frenagem causa um aquecimento adicional do motor trifsico, aqui tambm dever ser consultado o fabricante.


25

33

Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia

Acionamentos trifsicos com conversores de freqnciaInformaes detalhadas sobre acionamentos trifsicos com conversores de freqncia, so encontradas nos catlogos dos conversores de freqncia MOVITRAC e MOVIDRIVE, no catlogo MOVIMOT, no manual de sistemas "Sistemas de acionamentos para instalao descentralizada" e na publicao "Prtica da Tecnologia de Acionamentos Elaborao de projetos com conversores de freqncia".

Fig. 10: Conversores de freqncia SEW MOVITRAC 07, MOVIDRIVE e MOVITRAC 31C

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Motores e motoredutores trifsicos so controlados eletronicamente por conversores de freqncia, com variao da rotao sem escalonamento. O conversor de freqncia fornece uma freqncia de sada ajustvel, com a tenso de sada se alterando proporcionalmente.

Fig. 11: Motores e motofreios MOVIMOT com conversor de freqncia integrado

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Para aplicaes com instalao descentralizada tambm so utilizados motores e motofreios MOVIMOT com conversor de freqncia integrado.

26



3

3.1

Conversores de freqnciaOs conversores de freqncia MOVIDRIVE e MOVIDRIVE compact com uma faixa de potncia de at 132 kW atendem s mais altas exigncias de dinmica e preciso de controle. Esses conversores com controle vetorial so previstos para a instalao em painis eltricos. Eles podem ser instalados em srie, so compactos e otimizados para instalao econmica em espao.

Conversores para acionamentos MOVIDRIVE

VFC CFC

As execues com VFC (Controle de fluxo por tenso) com ou sem realimentao da rotao, permitem uma alta preciso de controle de acionamentos assncronos. MOVIDRIVE com CFC (Controle de fluxo por corrente) atende s mais altas exigncias de preciso e dinmica. Acionamentos assncronos com MOVIDRIVE e CFC adquirem caractersticas de "Servo". Os conversores de freqncia MOVITRAC possibilitam a variao eletrnica contnua da rotao de motoredutores trifsicos sem ou com freio. As unidades MOVITRACso previstas para a instalao em painis eltricos. O conceito de controle e de informaes em PC facilita o trabalho do usurio, permitindo uma rpida colocao em operao e manuteno.

Conversores de freqncia MOVITRAC

Servoconversores MOVIDYN

Os servoconversores modulares MOVIDYN para motores sncronos previstos para a instalao em painis eltricos, oferecem uma alta dinmica e larga faixa de variao.

3.2

Motores e motofreios MOVIMOT com conversor de freqncia integradoOs motores e motofreios MOVIMOT so acionamentos compactos, prontos para a conexo, com variao eletrnica da rotao com ou sem freio mecnico. O MOVIMOT est disponvel em todas as execues e formas construtivas padro, como motoredutor de engrenagens helicoidais, cnicas ou de rosca sem-fim, de eixos paralelos, tipo Spiroplan, ou planetrio.


27

33.3


Operao de motor com conversor de freqnciaPela variao da freqncia e da tenso, a curva caracterstica de torque x rotao do motor assncrono trifsico com rotor de gaiola, pode ser deslocada ao longo do eixo da rotao (veja a Fig. 12). Na faixa da proporcionalidade entre U e f (Faixa A) o motor operado com fluxo constante, podendo ser carregado com torque constante. Quando a tenso atinge o valor mximo e a freqncia continua sendo aumentada, ocorre a diminuio do fluxo e, consequentemente, do torque disponvel (atenuao do campo, faixa F). At o ponto de arriamento o motor pode ser operado na faixa proporcional (A) com torque constante e na faixa de atenuao do campo (F) com potncia constante. O torque mximo MK diminui quadraticamente. A partir de uma determinada freqncia torna-se MK < torque disponvel, por exemplo, com freqncia de inflexo f1 = 60 Hz e MK = 2 x MN a partir de 100 Hz e MK = 2,5 x MN a partir de 125 Hz.

Curvas caractersticas de funcionamento Torque constante at a freqncia de rede

60

Fig. 12: Curvas caractersticas de funcionamento com torque constante e potncia constante (Faixa de atenuao do campo)f1 A F = Freqncia de inflexo = Faixa proporcional = Faixa de atenuao do campo

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28



3

Torque nominal constante at 3 x freqncia de rede

Uma outra alternativa a operao com tenso e freqncia acima dos valores nominais, por exemplo: Motor: 220 V / 60 Hz (Conexo ) Conversor: UA = 380 V a fmx = 380/220 x 60 Hz = 104 Hz380 220

Fig. 13: Curvas caractersticas de funcionamento com torque nominal constante

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Pelo aumento da freqncia, o motor poderia fornecer 1,73 vezes o valor da potncia. Entretanto, devido alta carga trmica do motor em servio contnuo, a SEW recomenda a escolha do motor com potncia nominal prxima maior do catlogo (com classe de isolao F!) por exemplo: Potncia do motor de catlogo PN = 4 kW potncia til com conexo em e fmx = 104 Hz: PN = 5,5 kW Com isso, este motor ainda tem uma potncia 1,37 vezes acima da potncia de catlogo. Devido a operao com campo no atenuado, neste modo de operao o torque mximo mantido no mesmo nvel como na ligao a rede. Dever observar-se o desenvolvimento de rudos mais acentuados do motor devido a rotao mais alta do ventilador, bem como a transmisso de maior potncia pelo redutor (escolher o fator fB com valor adequado). O conversor dever ser dimensionado para a potncia mais alta (neste exemplo 5,5 kW) porque a corrente de servio do motor, devido a conexo em mais alta do que na conexo em .


29

3Dimensionamento do Motor Ventilao


Para um torque constante pressuposta uma refrigerao constante dos motores, tambm na faixa de baixas rotaes. Isso no possvel com motores autoventilados uma vez que, com a rotao decrescente tambm se reduz a ventilao. Se no for aplicada uma ventilao forada, dever ser reduzido o torque. Com torque constante, uma ventilao forada poder ser dispensada somente se o motor for sobredimensionado. A superfcie do motor maior em relao potncia de sada, pode dissipar melhor o calor tambm baixas rotaes. O momento de inrcia da massa maior poder eventualmente tornar-se problemtico. Na escolha da freqncia mxima tambm devem ser considerados os dados do motoredutor. A alta velocidade perifrica do estgio de entrada, com as suas conseqncias (perdas por agitao, rolamentos e retentores sofrendo influncias, formao de rudos), limita a rotao mxima admissvel do motor. O limite inferior da faixa de freqncia determinado pelo sistema global. A suavidade da rotao em baixas velocidades influenciada pela qualidade da tenso de sada senoidal gerada. A estabilidade da rotao sob carga determinada pela qualidade da compensao do escorregamento e de IxR ou alternativamente por um controle da rotao atravs de um encoder instalado no motor.

Considerao do sistema global

Suavidade da rotao / Preciso do controle

3.4

Elaborao de projetos com conversores de freqncia SEWAs curvas caractersticas de funcionamento do motoredutor trifsico utilizadas pela SEW, esto descritas no captulo Operao de motor com conversor de freqncia / curvas caractersticas de funcionamento. Indicaes detalhadas para a elaborao de projetos se encontram nos catlogos MOVIDRIVE e MOVITRAC, bem como, na publicao "Prtica da Tecnologia de Acionamentos Elaborao de projetos com conversores de freqncia".

Diretivas SEW para dimensionamentos

Para a operao com conversor os motores devem ser executados na classe de isolao F. Alm disso, devem ser previstos termistores TF ou termostatos TH. Os motores devem ser operados somente com a potncia prxima de catlogo ou com ventilao forada.

30



3

Devido a faixa de rotaes, rendimento e cos d-se preferncia para a utilizao de motores com 4 plos. As possibilidades a seguir esto disponveis para escolha:Tabela 6: Execuo dos motoresFaixa de rotao a fmx = 60 Hz 1:5 1 : 20 e maior Execuo recomendada do motor Potncia PC PN Ventilao1) Prpria Forada Classe de isolao F F Termistor TF / Termostato TH sim sim

1) No caso de motores com freio, assegurar uma ventilao adequada da bobina de freio (veja o manual dos freios, anteriormente publicao: Prtica da Tecnologia de Acionamentos Freios a disco SEW) PN = potncia do motor de catlogo (sem reduo) PC = potncia reduzida = utilizao com a potncia de catlogo do motor anterior

Faixa de velocidade Torque mximo

Faixa de rotao a faixa na qual o motor operado constantemente. Baixas rotaes por curtos perodos (por exemplo, na partida ou em posicionamentos) no precisam ser consideradas na determinao da faixa. Na escolha da rotao mxima na faixa de atenuao do campo com base na freqncia mxima, dever ser observado que o torque nominal MN60Hz (referente a freqncia nominal) se reduz proporcionalmente de forma inversa, o torque mximo MK, entretanto, de forma quadrtica inversa. Para se garantir uma operao segura contra arriamento, a relao MK/MN dever permanecer > 1 (ns recomendamos no mnimo 1.25, veja a Fig. 14).

60

60

70

80

90

100

110

120

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Fig. 14: Torque mximo diminuindo quadraticamente


31

3Operao em paralelo


A operao em paralelo de vrios motores com um nico conversor no garante operaes sincronizadas. Em funo da carga de cada um dos motores, a rotao poder diminuir por escorregamento em at cerca de 100 rpm entre funcionamento em vazio e carga nominal. O desvio da rotao quase constante por toda a faixa de rotaes e tambm no pode ser corrigido pelo conversor por compensao do escorregamento e de IxR. As medidas de ajuste no conversor abrangem forosamente todos os motores, portanto, tambm os sem carga no momento. Na operao de vrios motores em paralelo com um s conversor, cada cabo de alimentao de motor deve ser equipado individualmente com um rel trmico (ou interruptor automtico como proteo combinada do cabo), porque a ao de limitao da corrente do conversor abrange todos os motores operados em paralelo. possvel ligar e desligar motores individualmente em barramentos de alimentao supridos por um conversor SEW. Em um barramento, a soma das correntes nominais dos motores poder resultar no mximo na corrente nominal do conversor, ou 125 % da corrente nominal do conversor carga quadrtica, bem como, operao com torque constante sem sobrecarga. Quando so aplicados motores com plos comutveis e esses so comutados durante a operao, deve observar-se que na comutao do estado de baixa polaridade para a polaridade mais alta, o motor operado com regenerao. Para esse caso, o conversor dever ser provido de um resistor de frenagem adequado pois, contrariamente, poder ocorrer um desligamento por tenso muito alta no circuito intermedirio. Na comutao do estado de alta para baixa polaridade do motor, o conversor carregado com uma corrente de comutao adicional. Para isso, o conversor deve dispor de uma reserva de corrente suficiente pois, contrariamente, ocorrer um desligamento por sobrecarga. Os conversores de freqncia podem ser complementados com funes adicionais, conforme a necessidade. Devido a grande variedade de opcionais possveis, com os conversores de freqncia SEW pode ser solucionado um grande nmero de aplicaes. Esto disponveis por exemplo: Opcionais para aplicaes Controle da rotao Funes de entrada/sada Controle de operao sincronizada Controle de posicionamento Cames eletrnicos Serra mvel Bobinador/desbobinador com a tenso de trao mantida constante

Proteo do cabo de alimentao do motor Barramento de alimentao

Motores com plos comutveis, conectados a conversor de freqncia

Opcionais

Opcionais para comunicao Unidades de controle manual Interfaces seriais Interfaces Fieldbus

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Servoacionamentos

4

4

ServoacionamentosInformaes detalhadas sobre servoacionamentos encontram-se nos catlogos "Servomotoredutores", no Manual de Sistema "Conversores para Acionamentos MOVIDRIVE" no catlogo "Servoconversores MOVIDYN" e na publicao "Prtica da Tecnologia de Acionamentos Servoacionamentos".

Fig. 15: Conversores para acionamentos MOVIDRIVE, Servoconversores MOVIDYN, servomotores assncronos e sncronos respectivamente


33

4Definio

Servoacionamentos

Na moderna tecnologia de acionamentos, para muitas aplicaes so feitas altas exigncias a: Dinmica Preciso de posicionamento Preciso da rotao Faixa de variao Torque constante Capacidade de sobrecarga

Dinmica

As exigncias dinmica, ou seja, o desempenho de um motor no tempo, resultam de operaes cada vez mais rpidas, da elevao dos tempos de ciclo e da produtividade correlativa de uma mquina. A alta preciso determina freqentemente as possibilidades de aplicao de um sistema de acionamento. Um sistema de acionamento dinmico moderno deve atender a essas exigncias. Servoacionamentos so sistemas de acionamento que apresentam um desempenho dinmico, altamente preciso e com capacidade de sobrecarga em uma larga faixa de variao da rotao.

Preciso

Faixa de variao da rotao

4.1

ServomotoresA SEW oferece servomotores assncronos e sncronos, respectivamente. Os estatores desses dois motores em princpio so semelhantes, enquanto que os rotores so de execues distintas: o servomotor assncrono tem rotor de gaiola e o campo magntico gerado por induo o servomotor sncrono tem ms permanentes colados no rotor, os quais geram um campo magntico constante

Estrutura

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Servoacionamentos

4

Curvas caractersticas torque x rotao

Na curva caracterstica torque x rotao do servomotor tornam-se visveis trs limites, que devem ser observados no projeto de um acionamento: 1. O torque mximo de um motor determinado pela execuo mecnica deste. No servomotor sncrono, importante a capacidade de carga dos ms permanentes. 2. Apresentam-se limitaes de torque na faixa superior das rotaes devido a tenso nos bornes. Isso est em funo da tenso no circuito intermedirio e da queda de tenso nos condutores. Devido a contra-EM (fora contra-eletromotriz) a corrente mxima no pode mais ser aplicada. 3. Um outro limite a utilizao trmica do motor. Na elaborao do projeto calculado o torque efetivo. Esse deve situar-se abaixo da curva caracterstica S1 para servio contnuo. Exceder o limite trmico poder causar uma danificao da isolao da bobinagem.

rpm

rpm

rpm rpm

rpm

Fig. 16: Exemplo de curvas caractersticas torque x rotao de um servomotor sncrono e outro assncronoVY = Ventilao forada para motores sncronos VR = Ventilao forada para motores assncronos

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35

44.2

Servoacionamentos

Servoconversores MOVIDYNServoconversores da linha MOVIDYN so conversores modulares que alimentam motores sncronos de m permanente com correntes senoidais. Eles podem ser operados a uma tenso de rede de 380 ... 500 VCA com 50/60 Hz e fornecem correntes de sada de 5 a 60 ACA. Os servoconversores MOVIDYN trabalham com motores sncronos com realimentao pelo resolver. Os mdulos de rede servem para a alimentao de potncia dos mdulos de eixo, conectados via circuito intermedirio e, para a alimentao de tenso da unidade eletrnica de controle, via fonte chaveada. Alm disso, eles contm o chopper de frenagem centralizado ou a alimentao de retorno a rede, todas as funes de proteo necessrias e as interfaces de comunicao RS-232 e RS-485. A conexo dos mdulos de eixo ao circuito intermedirio e ao fio terra efetuada com trilhos condutores. Para a alimentao de tenso da unidade eletrnica de controle utilizado um bus separado de 24 VCC. Para a comunicao das unidades entre si, est instalado um bus de dados no lado inferior das unidades. Interfaces Fieldbus PROFIBUS, INTERBUS, CAN e DeviceNet Controle de posicionamento Placa de entrada/sada Avaliao de encoders absolutos Unidade para diagnsticos removvel, com memria de parmetros Resistores de frenagem Filtros de rede, Bobinas de rede, Bobinas de sada e Filtros de sada

Caractersticas

Mdulos de rede MPB... e MPR...

Mdulo de eixo MAS...

Opcionais

36


Servoacionamentos

4

4.3

Conversores para acionamentos MOVIDRIVE e MOVIDRIVE compactMOVIDRIVE um sistema de conversores para acionamentos com orientao para aplicaes, o qual adaptado com diversos modos de controle s tarefas individuais. As placas opcionais encaixveis e os mdulos de aplicao so aplicveis somente no MOVIDRIVE, no no MOVIDRIVE compact.

Caractersticas

Sries

Para servoacionamentos so utilizadas as seguintes sries da famlia de unidades MOVIDRIVE: MOVIDRIVE MDV: para servomotores assncronos com e sem realimentao pelo encoder. escolha, modos de controle vetoriais VFC (Controle de fluxo por tenso) ou CFC (Controle de fluxo por corrente). MOVIDRIVE MDS: para servomotores sncronos com realimentao pelo resolver. Modo de controle CFC.

Systembus

Com o Systembus (SBus) existente por padronizao, vrias unidades MOVIDRIVE podem ser interligadas. Com isso, pode ser realizada uma rpida transmisso de dados entre as unidades. Interfaces Fieldbus PROFIBUS, INTERBUS, CAN e DeviceNet Operao sincronizada Controle de posicionamento Placa de entrada/sada Avaliao de encoders absolutos e incrementais Unidade de controle com texto por extenso, removvel, com memria de parmetros Unidade de potncia regenerativa rede Mdulos para aplicaes

Opcionais


37

44.4

Servoacionamentos

Fluxograma para a elaborao de projetosNo fluxograma a seguir mostrado esquematicamente o procedimento na elaborao do projeto de um acionamento para posicionamentos.Informaes necessrias para a mquina a ser acionada Dados tcnicos e condies ambientais Preciso de posicionamento / Faixa de variao Clculo do ciclo operacional Clculo dos dados de aplicao relevantes Potncia esttica, dinmica, regenerativa Rotaes Torques Diagrama operacional (carga efetiva) Escolha do redutor Determinao do tamanho do redutor, reduo do redutor e execuo do redutor Verificao da preciso de posicionamento Verificao da carga do redutor (Ma mx Ma (t) ) Escolha do sistema em funo de Preciso de posicionamento Faixa de variao Controle (Posio / Rotao / Torque) Tipo de acionamento assncrono ou sncrono Acelerao Torque mximo Rotao mnima de servio do motor Escolha do motor Torque mximo < 300 % MN Torque efetivo < MN rotao mdia Relao dos momentos de inrcia das massas JL / JM Rotao mxima Carga trmica (faixa de variao / fator de durao cclica) Equipamento do motor Atribuio redutor-motor Escolha do conversor Atribuio motor-conversor Potncia contnua e potncia mxima Escolha do resistor de frenagem ou do mdulo regenerativo Escolha dos opcionais (controle / comunicao / funes de tecnologia) Verificar se todas as outras exigncias foram atendidas.

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Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

5

5

Acionamentos trifsicos com variadores mecnicosInformaes detalhadas encontram-se no catlogo "Motovariadores".

Fig. 17: Motovariador com disco de frico VARIFRIC com redutor de eixos paralelos e motovariador com correia em V VARIBLOC com redutor de engrenagens cnicas

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5.1

CaractersticasMuitas seqncias de movimentos requerem acionamentos com estreita faixa de variao de rotao, sem exigncias especiais constncia de rotao, por exemplo esteiras transportadoras, agitadores, misturadores, etc. Nestes casos, com a ajuda de variadores mecnicos, a rotao de cada uma das mquinas simplesmente ajustada para um valor adequado. Os variadores mecnicos muitas vezes so combinados com um redutor. Os variadores mecnicos so acionados por motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola.

Variadores amplamente aplicados

Amplamente aplicados so: Variadores com disco de frico, com faixa de variao limitada em aprox. 1 : 5. Variadores com correia em V, com faixa de variao limitada em aprox. 1 : 8.

As faixas de variao podem ser aumentadas com a aplicao de motores com plos comutveis (por exemplo 4/8 plos). Regulabilidade, Tempo de regulao Devido a tempos de regulao relativamente longos 20 ... 40 s, o controle com esses variadores mecnicos bastante lento. Por essa razo, esses acionamentos no so utilizados em sistemas que exigem controle/regulagem de velocidade.


39

55.2


Dimensionamento do motovariadorPara o dimensionamento dos motovariadores devem ser conhecidos alm da potncia requerida e da faixa de variao da rotao, tambm a temperatura ambiente, a altitude do local de instalao e o regime de servio. A fig. 18 mostra a potncia de sada Pa, o rendimento e o escorregamento s em funo da reduo i.

Critrios para o dimensionamento

Uma vez que variadores mecnicos so conversores no somente de rotao, mas tambm de torque, eles devem ser dimensionados por diversos critrios: por torque constante por potncia constante por torque e potncia constantes (sempre em faixas de rotao parciais)S [%] h 0.9 3 Pa Pa

h s

0

0

0

0 0.3

1

2

3

i000633BXX

Fig. 18: Valores caractersticos dos variadoresPa s i0 = Potncia = Rendimento = Escorregamento = Reduo do variador

Reduo

na0 = Rotao de sada sem carga ne0 = Rotao de entrada sem carga

No grfico acima exposto so mostradas as curvas de Pa, s e , conforme as medies feitas em variadores sob carga. No diagrama mostrada uma estreita ligao entre rendimento e escorregamento em relao reduo ajustada. Por razes de carter mecnico, como frico mxima entre correia (disco de frico) e velocidade perifrica mxima, bem como, coeficientes de atrito em funo da velocidade, aqui no h relaes lineares. Portanto, para a aplicao ideal de um variador mecnico necessria uma considerao diferenciada para cada caso.

40



5

Dimensionamento para torque constante Torque de sada

Na maioria dos casos de aplicao requerido um torque de sada constante, por toda a faixa de variao. Os motovariadores dimensionados com este propsito, podem ser submetidos a um torque calculado na seguinte frmula:

Ma = Torque de sada [Nm] Pamx = Potncia mxima de sada [kW] namx = Rotao mxima de sada [rpm]

Com esse dimensionamento ou regime de servio, o redutor flangeado estar sob carga constante em toda a faixa de variao. O aproveitamento pleno do variador atingido somente rotao mxima. A baixas rotaes, a potncia requerida inferior potncia admissvel. Com a equao a seguir, calculada a menor potncia rotao mnima da faixa de variao: Potncia de sadaPamin R = Potncia mnima de sada [kW] = Faixa de variao da rotao

No grfico a seguir so mostrados torque e potncia em funo da rotao:M Pa Pa max Ma = const. Pa max (n)

Ma

Pa min 0 0 na min na max na 0 0 na min na max na00634CXX

Fig. 19: Valores caractersticos dos variadores, com torque constantePa mx (n) = Potncia mxima conforme ensaio Torque definido Ma = Torque mximo Ma mx exigido do redutor


41

5Dimensionamento para potncia constante Potncia de sada


A potncia de sada Pa pode ser requerida em toda a faixa de variao e calculada com a seguinte frmula:

A capacidade plena do variador aproveitada somente rotao de sada mnima. O redutor flangeado deve ser adequado para a transmisso dos torques que se apresentam nestas condies. Esses torques podero ser 200 - 600 % superiores aos considerados no dimensionamento para torque constante (veja as curvas caractersticas).Pa Pa max (n) Ma Ma max Ma Ma max

Pa = Pa min = const.

Ma min 0 0 na min na max na 0 0 na min na max na00635BXX

Fig. 20: Valores caractersticos dos variadores potncia constantePa mx (n) = Potncia mxima conforme ensaio Torque definido Ma = Torque mximo Ma mx exigido do redutor

42



5

Dimensionamento para potncia e torque constantes

Com este tipo de carga, o variador aproveitado ao mximo. O redutor dever ser dimensionado para possibilitar a transmisso dos torques de sada mximos que se apresentam. Na faixa de na ... namx a potncia permanece constante. Na faixa de namn ... na o torque permanece constante. Caso a faixa de variao do variador no seja utilizada integralmente devido ao rendimento, vantajoso utilizar as rotaes mais altas da faixa. Na faixa das altas rotaes, o escorregamento do variador o mnimo e a potncia transmissvel a mxima.

Fig. 21: Valores caractersticos dos variadores com torque constante e potncia constantePa mx (n) = Potncia mxima conforme ensaio Torque definido Ma = Torque mximo Ma mx exigido do redutor M (t) = Curva de torque admissvel

00636BXX

Potncia de sada


43

5Fatores de servio


Para a escolha de variadores com base em tabelas, valem os seguintes fatores de servio: fB = Fator de servio para espcie de carga (veja a tabela a seguir) fT = Fator de servio para a influncia da temperatura ambiente (veja o grfico a seguir)

O fator de servio global resulta de fB x fT.Tipo de carga I II fB 1,0 1,25 Explicaes servio uniforme, sem trepidaes servio irregular com trepidaes mdias servio altamente irregular com fortes trepidaes Exemplos Ventiladores, correias transportadoras leves, ensacadoras Elevadores de carga, mquinas balanceadoras, mecanismos de translao de guindastes Misturadores pesados, transportadores de rolos, mquinas/prensas de estampar, britadores de pedras

III

1,5

VARIBLOC VARIFRIC

tam

b

Fig. 22: Fatores de servio fT

00637BXX

Proteo contra sobrecarga Proteo eletrnica contra sobrecargas

A proteo de motor existente, independente do tipo, no protege os redutores incorporados no conjunto. Para a proteo contra sobrecargas em estgios de redutores combinados com variadores, pode ser aplicada uma monitorao eletrnica. Na proteo eletrnica contra sobrecargas so medidas a potncia do motor e a rotao de sada do variador. Com torque constante, a potncia se altera linearmente com a rotao, ou seja, com rotao decrescente tambm deve diminuir a potncia do motor. Se esse no for o caso, existe uma sobrecarga e o acionamento ser desligado. Essa proteo contra sobrecargas no adequada como proteo contra travamentos. Acoplamentos limitadores de sobrecargas, tambm so adequados como proteo contra travamentos.

44



5

Indicaes para a elaborao de projetos

O dimensionamento de variadores, conforme j foi descrito, est em funo de diversos parmetros. Na tabela a seguir constam as indicaes mais importantes para a elaborao de projetos com VARIBLOC e VARIFRIC.VARIBLOC (correia) VARIFRIC (disco de frico)

Critrio

Faixa de potncia Faixa de variao

0,25 ... 45 kW 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8 em funo do nmero de plos do motor e da potncia de entrada.

0,25 ... 11 kW 1:4, 1:5 em funo do nmero de plos do motor e da potncia de entrada. Regulao em parada possvel, entretanto, no deveria ser aplicada com muita freqncia.

Regulao com o acio- Regulao em parada no admissvel, uma namento parado vez que a tenso da correia reajustada automaticamente s com o acionamento em funcionamento. Tipo de carga

Adequado tambm para carga alternada (cho- Adequado s para carga uniforme (por exemques por alimentao do material, etc.), amor- plo correias transportadoras). Com os golpes tecimento pela correia. de carga o disco de frico poder patinar, danificando a superfcie. Para a definio da proteo contra exploso para variadores mecnicos, veja "Prtica da Tecnologia de Acionamentos Acionamentos protegidos contra exploso". Todas as correias so condutivas e impedem uma carga esttica por peas rotativas. Para o controle da rotao mnima so aplicados encoders de valor real com avaliao e desligamento abaixo da rotao mnima estabelecida. Em ambientes potencialmente explosivos, utilizar com preferncia acionamentos controlados por conversor. A correia uma pea de desgaste que dever ser trocada aps aproximadamente 6000 h de trabalho sob carga nominal. Com carga menor a vida til se torna substancialmente mais longa. Volante ou regulador para corrente, controle eltrico ou hidrulico distncia. Indicadores analgicos ou digitais, indicao analgica com escala especial. Para a definio da proteo contra exploso para variadores mecnicos, veja "Prtica da Tecnologia de Acionamentos Acionamentos protegidos contra exploso". O anel de frico condutivo e impede uma carga esttica por peas rotativas. Para o controle da rotao mnima so aplicados encoders de valor real com avaliao e desligamento abaixo da rotao mnima estabelecida. Em ambientes potencialmente explosivos, utilizar de preferncia acionamentos controlados por conversor. Pouco desgaste, no possvel dar indicaes concretas sobre intervalos entre trocas.

Proteo Ex

Desgaste

Possibilidades de controle Indicadores

Volante, controle eltrico distncia. Indicadores analgicos ou digitais, indicao analgica com escala especial, indicao da posio na carcaa.


45

666.1

Redutores

RedutoresRedutores padro para motoredutores

Informaes detalhadas sobre redutores SEW encontram-se nos catlogos "Redutores", "Motoredutores" e "Motoredutores planetrios".

Fig. 23: Motoredutores SEW Motoredutor de engrenagens helicoidais R Motoredutor de engrenagens cnicas K Motoredutor planetrio P Motoredutor de eixos paralelos F Motoredutor de rosca sem-fim S Motoredutor Spiroplan W

04094AXX

46


Redutores

6

Caractersticas

O motoredutor SEW consiste de um dos motores eltricos (supra mencionados) com um redutor, formando uma unidade construtiva. Os critrios para a escolha do tipo de redutor adequado so, entre outros, espao disponvel, possibilidades de fixao e conexo com a mquina a ser acionada. Esto disponveis redutores de engrenagens helicoidais, redutores de eixos paralelos, redutores de engrenagens cnicas em execuo normal e em execuo com folga reduzida, bem como, redutores de rosca sem-fim, redutores Spiroplan, redutores planetrios com baixa folga. Uma unidade peculiar o redutor de engrenagens helicoidais com mancal extendido. Ele designado de RM e utilizado principalmente para a aplicao em sistemas de agitao. Os redutores RM esto dimensionados para foras radiais/axiais e momentos de flexo, particularmente altos. Os demais dados correspondem aos redutores de engrenagens helicoidais padro. Os redutores duplex so utilizados em aplicaes, cujas rotaes de sada so particularmente baixas. Esses redutores so formados por um redutor de engrenagens helicoidais, na entrada do sistema modular. O tamanho do redutor depende do torque de sada. Esse torque de sada Ma calculado a partir da potncia nominal do motor PN e da rotao de sada do redutor na.

Redutor de engrenagens helicoidais com mancal extendido

Redutores duplex

Rotao de sada, Torque de sada

PN = Potncia nominal do motor [kW] na = Rotao de sada do redutor [rpm] = Rendimento do redutor

Determinao do motoredutor

Os motoredutores SEW oferecidos no catlogo so descritos ou pela potncia fornecida ou pelo torque fornecido a uma dada rotao de sada. Neste caso, outro parmetro adicional o fator de servio.


47

6Rendimento de redutor Perdas

Redutores

Perdas tpicas em redutores so perdas por atrito no engrenamento dos dentes, nos rolamentos e nos retentores, bem como, perdas por agitao no leo. Elevadas perdas ocorrem em redutores de rosca sem-fim e em redutores Spiroplan. Quanto mais alta a rotao de entrada do redutor, maiores so as perdas.

Rendimento do engrenamento dos dentes

Nos redutores de engrenagens helicoidais, de eixos paralelos, de engrenagens cnicas e planetrios, respectivamente, o rendimento do engrenamento dos dentes, por estgio do redutor, situa-se em torno de 97 % a 98 %. Nos redutores de rosca sem-fim e nos redutores Spiroplan o rendimento do engrenamento dos dentes, dependendo da execuo, situa-se entre 30 % e 90 %. Durante o perodo inicial de funcionamento nos redutores de rosca sem-fim e nos redutores Spiroplan, o rendimento ainda poder ser at 15 % menor. Com o rendimento estando abaixo de 50 %, o redutor estar estaticamente autotravante. Acionamentos dessa natureza podero ser aplicados somente se no apresentarem torques reversos, ou se esses forem to fracos que o redutor no possa ser danificado. Em determinadas formas construtivas, o primeiro estgio do redutor est totalmente imerso no leo lubrificante, de modo que em grandes redutores com alta velocidade perifrica no lado de entrada, apresentam perdas por agitao no desprezveis. Para redutores de engrenagens cnicas, redutores de eixos paralelos, redutores de engrenagens helicoidais e redutores de rosca sem-fim, se possvel, utilize a forma construtiva bsica M1, para manter baixas as perdas por agitao. Para redutores com forma construtiva crtica e com alta rotao de entrada necessrio que se verifique a potncia mecnica admissvel em funo das condies de instalao (local da instalao, temperatura ambiente, etc.). Nesses casos, favor consultar a SEW.

Perdas por agitao

Manter baixas as perdas por agitao Potncia mecnica incrementvel, admissvel

48


Redutores

6

6.2

Dimensionamento de redutores padro com fator de servioEsses redutores esto dimensionados para carga uniforme e poucas ligaes. Em caso de desvios dessas condies necessrio multiplicar o torque de sada terico calculado ou a potncia de sada, por um fator de servio. Esse fator de servio determinado essencialmente pelo nmero de partidas, pelo fator de acelerao da massa e pelo perodo de trabalho dirio. Em primeira aproximao podem ser aproveitados os seguintes diagramas. Em casos de particularidades especficas das aplicaes, fatores de servio mais altos so baseados em respectivos valores empricos. Com o torque de sada assim calculado, poder ser determinado o redutor. O torque de sada admissvel do redutor dever ser superior ou igual ao calculado.t B [h/d]16 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.4 1.3 1.2 1.2 1.1 1.0 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 c/h

24 1.8 1.7

8

III II I

fB

1.6 1.5

Fig. 24: Fator de servio fB necessrio para redutores R, F, K, W, S

00656CXX

Fig. 25: Fator de servio fB necessrio para redutor P

04793AXX

tB = Perodo de operao em horas/dia [h/d] c/h = Ciclos por hora Dos ciclos fazem parte todas as operaes de partida e frenagem, bem como, comutaes de baixas para altas rotaes e vice-versa.


49

6Classificao de carga

Redutores

I

uniforme, fator de acelerao de massa admissvel 0,2

II irregular, fator de acelerao de massa admissvel 3 III altamente irregular, fator de acelerao de massa admissvel 10

fa = Fator de acelerao de massa JX = Todos os momentos de inrcia de massa externos JM = Momento de inrcia de massa no lado do motor

Exemplo

Classificao de carga I a 200 partidas e paradas/hora e perodo de operao 24h/dia resulta em fB = 1,35.

Fator de servio fB > 1,8 Em algumas aplicaes, entretanto, tambm podero apresentar-se fatores de servio > 1,8. Esses so causados por exemplo, por fatores de acelerao de massa > 10, por grande folga nos elementos de transmisso da mquina operatriz ou por altas foras radiais. Nesses casos, favor consultar a SEW. As classificaes de carga I a III so escolhidos com base nos valores mais crticos dos momentos de inrcia de massa, tanto externamente como tambm no lado do motor. possvel interpolar entre as curvas I a III. No catlogo SEW, para cada motoredutor est indicado o fator de servio. O fator de servio representa a relao entre a potncia nominal do redutor e a potncia nominal do motor. A determinao de fatores de servio no normalizada. Por essa razo, as indicaes sobre fatores de servio dependem do fabricante e no podem ser comparadas.

Determinao da classificao de carga Fator de servio SEW

50


Redutores

6

Fatores de servio adicionais para redutores de rosca sem-fim

Para a determinao de redutores de rosca sem-fim dever ser considerada adicionalmente a influncia da temperatura ambiente e do fator de durao do ciclo. Na Fig. 26 so mostrados os fatores de servio adicionais para redutores de rosca sem-fim.fB1 1.8

I II

1.6

III1.4

fB2 1.0

1.2

0.8

1.0 -20

0.6 -10 0 10 20 30 40 C 0 20 40 60 80 100 % ED

Fig. 26: Fatores de servio adicionais fB1 e fB2 para redutores de rosca sem-fim

00657DXX

ED = Fator de durao do ciclo tB = Perodo de carga em min/h

Para temperaturas < 20 C favor consultar a SEW. Fator de servio total para redutores de rosca semfim Clculo do fator de servio total fBT para redutores de rosca sem-fim:

fB = Fator de servio do grfico "Fator de servio fB necessrio" fB1 = Fator de servio conforme temperatura ambiente fB2 = Fator de servio para servio temporrio


51

66.3

Redutores

Redutores para ServoacionamentosServomotoredutores consistem de servomotores sncronos ou assncronos combinados com: Redutores padro: de engrenagens helicoidais R, de eixos paralelos F, de engrenagens cnicas K, de rosca sem-fim S Redutores com folga reduzida: de engrenagens helicoidais R, de eixos paralelos F, de engrenagens cnicas K Redutores planetrios com baixa folga PS.

Outras informaes encontram-se no catlogo "Servomotoredutores". Motoredutores planetrios com baixa folga Motoredutores planetrios com baixa folga, linha PSF A linha PSF oferecida nos tamanhos de redutores 211/212 a 901/902. Ela se distingue por um flange quadrado B5 com eixo de sada macio. Motoredutores planetrios com baixa folga, linha PSB A linha PSB oferecida nos tamanhos de redutores 311/312 a 611/612. O eixo de sada com unio flangeada especfico corresponde a norma EN ISO 9409. Essa norma trata das exigncias feitas a robs industriais. A linha PSB reforada utilizada em aplicaes industriais onde se apresentam altas foras radiais e onde exigida uma alta rigidez. Motoredutores planetrios com baixa folga, linha PSE A linha PSE oferecida nos tamanhos de redutores 211/212 a 611/612. Ela se distingue por um flange B14 redondo, com eixo de sada macio. A linha de redutores PSE se diferencia da linha PSF existente, por uma construo mais econmica. Os dados tcnicos como folga angular, torque e redues, so comparveis com os dos redutores PSF/PSB. Indicaes para o dimensionamento Para o dimensionamento de servomotoredutores so necessrias as seguintes indicaes: Torque de sada Mamx Rotao de sada namx Fora radial / axial FRa / FAa Folga angular < 1, 3, 5, 6, 10, > 10 Forma construtiva M1 ... M6 Temperatura ambiente tamb Ciclo de carga exato, ou seja, indicao de todos os torques e tempos de ao necessrios, bem como, dos momentos de inrcia de massa externos a serem acelerados e desacelerados.

52


Redutores

6

Folga no redutor NeR

Os redutores PS so executados a escolha, com folga no redutor N (normal) ou R (reduzida):Redutor PS. 211 ... 901 PS. 212 ... 902 N < 6 < 10 R < 3 < 5

Folga angular < 1 mediante consulta Apoio do motor Com o flangeamento de grandes motores a redutores PS., torna-se necessrio um apoio do motor a partir das seguintes relaes entre massas: PS. de um estgio: mM / mPS. > 4 PS. de dois estgios: mM / mPS. > 2,5 Outras indicaes para a elaborao de projetos com redutores PS. so encontradas nos catlogos "Redutores planetrios com baixa folga" e "Servomotoredutores". Servomotoredutores R/F/K com folga reduzida Motoredutores de engrenagens cnicas, de eixos paralelos e de engrenagens helicoidais respectivamente, com folga reduzida e com servomotores sncronos ou assncronos, completam na faixa de torques de Mamx = 200 ... 3000 Nm o programa de motoredutores planetrios com baixa folga, com uma folga angular limitada. As execues com folga reduzida existem para os tamanhos de redutores: Elaborao de projetos R37 ... R97 F37 ... F87 K37 ... K87

As dimenses para conexo e as faixas de reduo so idnticas s das execues normais. As folgas angulares esto indicadas nos respectivos catlogos, em funo do tamanho do redutor.


53

66.4

Redutores

Foras radiais, foras axiaisCritrios adicionais para a escolha do tamanho de redutor so foras radiais e foras axiais previstas. Para as foras radiais admissveis so determinantes a resistncia dos eixos e a capacidade de carga dos rolamentos. Os valores mximos admissveis indicados no catlogo se referem sempre ao ponto de aplicao da fora no centro da ponta de eixo, com o sentido (da aplicao de fora) desfavorvel.

Ponto de aplicao da fora

Com o ponto de aplicao da fora fora do centro, apresentam-se foras radiais admissveis maiores ou menores. Quanto mais perto do colar do eixo a fora for aplicada, tanto mais altas podero ser postas as foras radiais admissveis e vice-versa. As frmulas para a aplicao da fora fora do centro podem ser encontradas no catlogo "Motoredutores", captulo "Projetos de redutores". O valor da fora axial admissvel pode ser determinado com exatido, somente conhecendo a carga da fora radial. A fora radial na ponta de eixo, com transmisso do torque por meio de roda dentada ou de engrenagem, resulta do torque de sada e do raio do elemento de transmisso (roda dentada ou engrenagem).

F = Fora radial [N] M = Torque de sada [Nm] r = Raio [m]

Determinao da fora radial

Na determinao da fora radial deve-se calcular com fatores de acrscimo fZ. Esses esto em funo dos meios de transmisso aplicados: engrenagens, correntes, correias em V, correias planas ou correias dentadas. Para polias se adiciona a influncia da tenso prvia da correia. As foras radiais calculadas com o fator de acrscimo no devem ser superiores fora radial admissvel para o redutor.

Elemento de transmisso Acionamento direto Engrenagens Engrenagens Rodas dentadas para correntes Rodas dentadas para correntes Correias em V Correias planas Correias dentadas Cremalheira

Fator de acrscimo fZ 1,0 1,0 1,15 1,0 1,25 1,75 2,50 1,50 1,15

Observaes 17 dentes < 17 dentes 20 dentes < 20 dentes Influncia da tenso prvia Influncia da tenso prvia Influncia da tenso prvia < 17 dentes (pinho)

54


Redutores

6

FR Md d0 fZ

= Fora radial [N] = Torque de sada [Nm] = Dimetro mdio [mm] = Fator de acrscimo

Definio da aplicao de fora

A aplicao de uma fora definida conforme a Fig. 27:

x 0

FX 0 FA

-

+02355CXX

Fig. 27: Definio da aplicao de uma foraFX = fora radial admissvel no ponto X [N] FA = fora axial admissvel [N]


55

777.1

Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

Frmulas da Tecnologia de AcionamentosMovimentos bsicosTodas as aplicaes podem ser subdivididas em dois movimentos bsicos:

Movimento linear (acionamento de sistemas de Movimento circular (mesa rotativa) translao, elevao) Percurso s [m] Percurso angular [rad] ou [] rad o grau ciclomtrico no crculo de raio e sem unidade [rad] = 1 360 Velocidade v [m/s] Velocidade angular Rotao Acelerao Fora Massa a [m/s2] Acelerao angular Torque n [rpm] =2n [rad/s2] ou [1/s2] M [Nm] F [N] m [kg] 6,28 rad [rad/s] ou [1/s]

Momento de inrcia de J [kgm2] massa Raio Dimetro r [m] D [m]

Relaes cinemticas Percurso

Para movimento retilneo ou linear, vale: v = constante a = constante

Velocidade Acelerao

Tempo

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Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

7

Para movimentos circulares, vale: = constante Percurso Velocidade = con

63227926-volume1-04-2004-br

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