Características e Especificações de Motores de

Indução

1. Introdução

A seleção do tipo adequado do motor com respeito a:

· conjugado;

· fator de potência;

· rendimento;

· elevação de temperatura;

· isolação;

· tensão;

· grau de proteção mecânica;

Somente pode ser feita após uma análise considerando parâmetros como:

· custo inicial;

· capacidade da rede;

· necessidade da correção do fator de potência;

· conjugados requeridos;

· efeitos da inércia da carga ambiente;

· regulação da velocidade.

2. Características da Carga

2.1. Potência Nominal

Pn = wn * Cn

Cw

wCCE

acopl

c

m

CN1

.

* *

Onde: CCE = conjugado de carga referido ao eixo do motor [Nm]

acopl. = rendimento do acoplamento wc = rotação da carga [rad/s] wm = rotação do motor [rad/s] CCN = conjugado de carga nominal [Nm]

Rw

w

c

m

R = fator de redução

O rendimento do acoplamento pode ser definido por:

acopl

c

m

P

P.

Onde: Pc = Potência transmitida à carga [Kw] Pm = Potência do motor [Kw]

2.2. Conjugado Resistente da Carga:

O conjugado da carga é:

Ccarga = Co + Kc . ncx

Ccarga = Co + Kc . ncx

Para x = 0, 1 e 2 o conjugado médio pode ser calculado como:

Cn n

C dC

c c

c a nc

n

n

medio

1

2 1 2

1

arg

C

n ndC

c c

nc

n

n

medio

1

2 1 2

1

C + K . no c c

x

Cn n x

C

c cn

n

medioc

c

1 1

12 12

1

C .n + K . no c c c

x+1.

Cn n xC

c cmedio

C + K .

n no c

c2

x+1

c1

x+1

2 1

1

1.

Quando a carga parte do repouso temos nc1=0 e então resulta:

Cx

Cmedio

C + K .

no c

c2

x

1

1) Carga com CONJUGADO CONSTANTE (x=0): Ccarga = Co + Kc = CCN e P = (Co + Kc) nc

CCmedio C + Ko c = CONSTANTE = CCN

2) Carga com CONJUGADO LINEAR (x=1): Ccarga = Co + Kc.nc = CCN e P = Co. nc + Kc. nc

2

C nC cmedio C +

1

2.Ko c .

CCmedio

C + Co CN

2

3) Carga com CONJUGADO QUADRÁTICO (x=2): Ccarga = Co + Kc.nc

2 = CCN e P = Co. nc + Kc. nc3

C nC cmedio C +

1

3.Ko c . 2

CCmedio

2.C + Co CN

3

4) Carga com CONJUGADO HIPERBÓLICO (x=-1): Ccarga = Co + Kc/nc = CCN e P = Co. nc + Kc

Cn n

C dC

c c

c a nc

n

n

medio

1

2 1 2

1

arg C n ndC

c c

nc

n

n

m edio' '

1

2 1 2

1K

n

C

c

2.3. Momento de Inércia:

O momento de inércia da carga acionada é uma das

características fundamentais para verificar, através do tempo

de aceleração, se o motor consegue acionar a carga dentro

das condições exigidas pelo ambiente ou pela estabilidade

térmica do material isolante.

Momento de inércia é uma medida da resistência que

um corpo oferece a uma mudança em seu movimento de

rotação em torno de um dado eixo.

JCE = Jc . R

2 Onde: JCE = momento de inércia da carga referida ao eixo do motor em [kgm2] Jc = momento de inércia da carga em [kgm2]

JT = JM + JCE Onde: JT = momento de inércia total “visto” pelo motor em [kgm2] JM = momento de inércia do motor em [kgm2] JM = 0,04.P0,9.p2,5

3. Características do Motor

3.1. Categorias

Categoria N

Cpartida normal; I partida normal (6 a 8 * Inominal);

Baixo escorregamento.

Constituem a maioria dos motores encontrados no mercado e prestam-se

ao acionamento de cargas normais, como bombas, máquinas, operatrizes,

ventiladores.

Categoria H

Cpartida alto; I partida normal; baixo escorregamento.

Usados para cargas que exigem maior conjugado na partida, como

peneiras, transportadores carregados, cargas de alta inércia, britadores, etc.

Categoria D

Cpartida alta, Ipartida normal; alto escorregamento (+ de 5%). Usados em prensas

excêntricas e máquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos periódicos.

3.2.Conjugado do Motor Médio (CMmédio):

O conjugado mecânico do motor é dado pela expressão abaixo:

CR I

w sM

s

3 2 2

2. .

.

' '

Usualmente temos: a) Para motores categorias N e H:

C = 0,45* KM médio 2 * *.C

C

C

CC

P

N

Max

N

N

b) Para motores categorias D:

C = 0,60 * KM médio 2 * *C

CC

P

N

N

FATORES DE CORREÇÃO DOS CONJUGADOS EM

FUNÇÃO DA TENSÃO:

Quando a tensão aplicada ao motor for diferente da

nominal, os conjugados e a corrente de partida deverão ser

corrigidos. A correção deve ser feita através de fatores de

multiplicação K1, para a corrente de partida e K2 para os

conjugados CP e Cmáx. Obtidas da figura abaixo.

Portanto:

I

IK

I

I

P

N V

P

N VN

1 *

C

CK

C

C

P

N V

P

N VN

2 *

C

CK

C

C

Max

N V

Max

N VN

. .*

2

4. Classes de isolamento

A vida útil de um motor de indução depende quase

exclusivamente da vida útil da isolação dos enrolamentos. Ela é

afetada por muitos fatores, como umidade, vibrações, ambientes,

ambientes corrosivos e outros. Dentre todos os fatores, o mais

importante é sem dúvida a temperatura de trabalho dos materiais

isolantes empregados. Um aumento de 8 a 10 graus na temperatura

da isolação reduz sua vida útil pela metade.

As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas e os

respectivos limites de temperatura conforme NBR 7094, são os

seguintes:

classe A (105° C)

classe E (120° C)

classe B (130° C)

classe F (155° C)

classe H (180° C

5. Tempo de Rotor Bloqueado (trb):

Tempo de rotor bloqueado é o tempo necessário para que o

enrolamento da máquina, quando percorrido pela sua corrente de

partida (arranque), atinja a sua temperatura limite, partindo da

temperatura atingida em condições nominais de serviço e

considerando a temperatura ambiente no seu valor máximo.

Este tempo é um parâmetro que depende do projeto da

máquina. Encontra-se normalmente no catálogo ou na folha de

dados do fabricante.

TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO PARA PARTIDAS COM TENSÃO REDUZIDA :

t tV

Vrb rb

N

RR

*

2

Onde: trbR = tempo de rotor bloqueado com tensão reduzida trb = tempo de rotor bloqueado à tensão nominal VN = tensão nominal VR = tensão reduzida

TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO EM RELAÇÃO À CLASSE DE

ISOLANTE :

Os tempos de rotor bloqueado apresentados em catálogos estão

referenciados ao isolante classe “B”. Ao trocarmos o isolante para

uma classe superior, podemos aumentar o tempo de rotor

bloqueado, da seguinte maneira:

Catálogo Classe B

trb(F) = 1,3846 . trb(B)

trb(H) = 1,7692 . trb(B)

6. Tempo de aceleração (ta) :

Tempo de aceleração é o tempo que o motor leva para acionar a carga

desde a rotação zero até a rotação nominal.

ta < trb . 0,8

Para um movimento de rotação é válida a relação:

CP

w C = F*d F = m*a F m

dw

dt *

logo: C m d

dw

dt * *

C J

dw

dt *

Onde: J = momento de inércia do corpo [kgm2]

C = conjugado acelerador [Nm]

w = velocidade angular [rad/s]

Para o caso em que o motor deve acionar uma carga, temos: JT = JM + JCE Onde: JT = momento de inércia total “visto” pelo motor em [kgm2] JM = momento de inércia do motor em [kgm2]

O conjugado acelerador pode ser substituído sem perda de precisão pelo conjugado acelerador médio dado por:

Caméd = CMmédio - CCmédio

O gráfico da figura abaixo mostra o conjugado acelerador médio.

Temos:

C - C M Cmédio médio J J

dw

dtM CE *

dtJ J

dwM CE

C - CM Cmédio médio

*

dtJ J

dw

a

M CE

w

0 M C

C - C

médio médio

*0

tJ J

wM CE

a

M C

C - C

médio médio

*

tJ J

wM CE

a

M C

C - C

médio médio

*

Substituindo:

JCE = Jc . R2

Onde: JCE = momento de inércia da carga referida ao eixo do motor em [kgm2] Jc = momento de inércia da carga em [kgm2]

Temos:

tJ J R

RwM C

a

M C

C - C

médio médio

.

**

2