acionamentos elétricos acij6 prof. dr. cesar da costa 4.a aula: acionamento de motores

Acionamentos ElétricosACIJ6

Prof. Dr. Cesar da Costa

4.a Aula: Acionamento de Motores

1. Partida Direta de Motor de Indução

Sistema de partida no qual o motor recebe, nos seus terminais, plena

tensão no instante da partida.

O motor de rotor tipo gaiola pode partir a plena carga e com a corrente

elevando-se de 4 a 8 vezes a corrente nominal, conforme o tipo e número de

pólos.

O conjugado na partida atinge aproximadamente 1,5 vezes o conjugado

nominal.

ACIONAMENTO DE MOTORES


É o método de partida mais simples, em que não são empregados

dispositivos especiais de acionamento do motor.

Apenas são utilizados contatores, disjuntores ou chaves interruptoras que

possibilitem a alimentação do motor com plena tensão no instante da partida..




Os motores somente podem partir diretamente da rede se forem satisfeitas as

seguintes condições:

A capacidade nominal da rede seja suficientemente elevada que torne a corrente de partida do motor como que irrelevante;

A corrente de partida do motor é de baixo valor porque a sua potência é pequena;

A partida do motor é feita sem carga, o que reduz a duração da corrente de partida e, consequentemente, atenua os efeitos sobre o sistema de alimentação.



Os fatores que impedem a partida dos motores diretamente da rede secundária pública de suprimento são:

A potência do motor ser superior ao máximo permitido pela concessionária local, normalmente estabelecida em 7,5 cv;

A carga a ser movimentada necessitar de acionamento lento e progressivo.

2. Partida Estrela - Triangulo


Em instalações elétricas industriais, principalmente aquelas

sobrecarregadas, podem ser usadas chaves estrela-triângulo como forma de

suavizar os efeitos de partida dos motores elétricos.

Só é possível o acionamento de um motor elétrico através de chaves estrela-

triângulo se este possuir seis terminais acessíveis e dispor de dupla tensão

nominal, tal como 220/380 V ou 380/660 V.



O procedimento para o acionamento do motor é feito, inicialmente,

ligando-o na configuração estrela até que este alcance uma velocidade

próxima da velocidade de regime, quando então esta conexão é desfeita e

executada a ligação em triângulo.

A troca da ligação durante a partida é acompanhada por uma elevação de

corrente, fazendo com que as vantagens de sua redução desapareçam se

a comutação for antecipada em relação ao ponto ideal.



Durante a partida em estrela, o conjugado e a corrente de partida ficam

reduzidos a 1/3 de seus valores nominais. Neste caso, um motor só pode

partir através de chave estrela-triângulo quando o seu conjugado, na

ligação em estrela, for superior ao conjugado da carga do eixo.

Devido ao baixo conjugado de partida a que fica submetido o motor, as

chaves estrela-triângulo são mais adequadamente empregadas em

motores cuja partida se dá em vazio.



A seguir, algumas vantagens e desvantagens das chaves estrela-triângulo:

a) Vantagens

Custo reduzido;

Elevado número de manobras;

Corrente de partida reduzida a 1/3 da nominal;

Dimensões relativamente reduzidas..



A seguir, algumas vantagens e desvantagens das chaves estrela-triângulo:

b) Desvantagens

Aplicação específica a motores com dupla tensão nominal e que disponham

de seis terminais acessíveis; conjugado de partida reduzido a 1/3 do nominal;

A tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor;

O motor deve alcançar, pelo menos, 90% de sua velocidade de regime para

que, durante a comutação, a corrente de pico não atinja valores elevados,

próximos, portanto, da corrente de partida com acionamento direto.

2.1 Conjugado


O conjugado (também chamado torque, momento ou binário) é a medida

do esforço necessário para girar um eixo.

É sabido, pela experiência prática que, para levantar um peso por um

processo semelhante ao usado em poços, a força “ F ” que é preciso

aplicar à manivela depende do comprimento “I” da manivela. Quanto maior

for a manivela, menor será a força necessária.

2.1 Conjugado


No exemplo a seguir, se o balde pesa 20N e o diâmetro do tambor é

0,20m, a corda transmitirá uma força de 20N na superfície do tambor, isto

é, a 0,10m do centro do eixo.

Para contrabalancear esta força, precisam de 10N na manivela, se o

comprimento l for de 0,20m.

Se l for o dobro, isto é, 0,40m, a força F será a metade, ou seja 5N. Como

vemos, para medir o “esforço” necessário para girar o eixo não basta

definir a força empregada: é preciso também dizer a que distância do eixo

a força é aplicada.

2.1 Conjugado


O “esforço” é medido pelo conjugado, que é o produto da força pela distância,

F x l. Neste exemplo, o conjugado vale: C = 20N x 0,10m = 10N x 0,20m = 5N

x 0,40m = 2,0 N.m.

C = F. l (N . m)

Onde:

F= Força (Newton);I = Comprimento (Metros)

2.2 Energia


A potência mede a “velocidade” com que a energia é aplicada ou

consumida.

No exemplo anterior, se o poço tem 24,5 metros de profundidade, a

energia gasta, ou trabalho realizado para trazer o balde do fundo até a

boca do poço é sempre a mesma, valendo 20N x 24,5m = 490N.m

Note que a unidade de medida de energia mecânica, N.m, é a mesma que

usamos para o conjugado. Trata-se, no entanto, de grandezas de

naturezas diferentes, que não devem se confundidas.

W = F . d (N . m)

2.3 Potencia Mecânica


Obs.: 1N.m = 1J = W . dt

A potência exprime a rapidez com que esta energia é aplicada e se calcula dividindo a energia ou trabalho total pelo tempo gasto em realiza-lo.

Assim, se usarmos um motor elétrico capaz de erguer o balde de água em 2,0 segundos, a potência necessária será:P1 = 490 / 2,0 = 245W

Se usarmos um motor mais potente, com capacidade de realizar o trabalho em 1,3 segundos, a potência necessária será:P2 = 490 / 1,3 = 377W

2.4 Potencia Mecânica


A unidade mais usual para medida de potência mecânica é o cv (cavalo vapor), equivalente a 736W. Então as potências dos dois motores acima serão:

P1 = 245 / 736 = 1 / 3cv

P2 = 377 / 736 = 1 / 2cv

2.5 Rendimento


O motor elétrico absorve energia elétrica da linha e a transforma em energia

mecânica disponível no eixo. O rendimento define a eficiência com que é

feita esta transformação.

Chamando “Potência útil” (Pu), a potência mecânica disponível no eixo e

“Potência absorvida” (Pa), a potência elétrica que o motor retira da rede, o

rendimento será a relação entre as duas, ou seja:

( ) 736. ( )( ) 3. . .cos

Pu w P cvhPa w u i

Onde:u -Tensão de operação do motor;i - Corrente do motorcos -Fator de potencia do motor

2.6 Relação entre Conjugado e Potência


Quando a energia mecânica é aplicada sob a forma de movimento rotativo,

a potência desenvolvida depende do conjugado C e da velocidade de

rotação “ n”. As relações são:

P(cv) = C(kgfm) x n(rpm) / 716

P(cv) = C(Nm) x n(rpm) / 7024 P(kW)

P (Kw) = C(kgfm) x n(rpm) / 974

2.7 Curva Conjugado x Velocidade


O motor de indução tem conjugado igual a zero à velocidade síncrona. À

medida que a carga vai aumentando, a rotação do motor vai caindo

gradativamente, até um ponto em que o conjugado atinge o valor máximo

que o motor é capaz de desenvolver em rotação normal.

Se o conjugado da carga aumentar mais, a rotação do motor cai

bruscamente, podendo chegar a travar o rotor.

Representando num gráfico a variação do conjugado com a velocidade

para um motor normal, vamos obter uma curva com aspecto representado

a seguir.

2.7 Curva Conjugado x Velocidade


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