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

1. Partida Direta de Motor de Indução

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

dispositivos especiais de acionamento do motor.

Apenas são utilizados contatores, disjuntores ou chaves interruptoras que

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

1. Partida Direta de Motor de Indução

ACIONAMENTO DE MOTORES

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.

1. Partida Direta de Motor de Indução

ACIONAMENTO DE MOTORES

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.

1. Partida Direta de Motor de Indução

ACIONAMENTO DE MOTORES

2. Partida Estrela - Triangulo

ACIONAMENTO DE MOTORES

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.

2. Partida Estrela - Triangulo

ACIONAMENTO DE MOTORES

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.

2. Partida Estrela - Triangulo

ACIONAMENTO DE MOTORES

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.

2. Partida Estrela - Triangulo

ACIONAMENTO DE MOTORES

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..

2. Partida Estrela - Triangulo

ACIONAMENTO DE MOTORES

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. Partida Estrela - Triangulo

ACIONAMENTO DE MOTORES

2.1 Conjugado

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES

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

ACIONAMENTO DE MOTORES