manual de motores elétricos kcel

MMaannuuaall ddee MMoottoorreess EEllttrriiccooss

Kcel Motores e Fios Ltda.

2

NN DD II CC EE

1. Fundamentos gerais ................................................................................................................................................................. 51.1 Motores de corrente contnua................................................................................................................................................ 51.2 Motores de corrente alternada .............................................................................................................................................. 5Famlia de motores eltricos ....................................................................................................................................................... 5

1.2.1 Motores de induo ........................................................................................................................................................ 61.2.1.1 Motores de induo monofsicos............................................................................................................................. 6a) Motor monofsico de fase auxiliar ou fase dividida (ISR Inductive Start and Run Split-Phase) ................................ 6b) Motor monofsico com capacitor de partida (CST Capacitor Start).............................................................................. 6c) Motor monofsico com capacitor permanente (PSC Permanent Split Capacitor) ........................................................ 7d) Motor monofsico com capacitor de dois valores (CSR - Capacitor Start and Run) ....................................................... 7e) Motor monofsico com campo distorcido ou plos sombreados (ShadedPole) ............................................................ 71.2.1.2 Motores de induo trifsicos................................................................................................................................... 8Principio de funcionamento.................................................................................................................................................. 8

1.3 Principais componentes ........................................................................................................................................................ 9a) Motor monofsico (IP21).................................................................................................................................................. 9b) Motor trifsico (IP56)...................................................................................................................................................... 10

1.4 Conceitos bsicos da rede de alimentao......................................................................................................................... 111.4.1 Corrente eltrica ........................................................................................................................................................... 11

Corrente contnua............................................................................................................................................................... 11Corrente alternada ............................................................................................................................................................. 11Tenso e corrente mxima................................................................................................................................................. 11Valor eficaz (tenso e corrente) ......................................................................................................................................... 11

1.4.2 Frequncia.................................................................................................................................................................... 111.4.3 A rede de distribuio ................................................................................................................................................... 11

Ligao monofsica ........................................................................................................................................................... 11Ligao trifsica ................................................................................................................................................................. 12Ligao estrela................................................................................................................................................................... 12Ligao tringulo................................................................................................................................................................ 12

1.4.4 Potncia........................................................................................................................................................................ 13Potncia aparente (S) [VA - Volt ampre] ....................................................................................................................... 13Potncia ativa (P) [W - Watt]........................................................................................................................................... 13Potncia reativa (Q) [VAr - Volt ampre reativo] ............................................................................................................. 13

1.4.5 Defasagem ( )............................................................................................................................................................ 131.4.6 Fator de potncia (cos ) ........................................................................................................................................... 13

1.5. Relaes bsicas dos motores eltricos ............................................................................................................................ 141.5.1 Velocidade sncrona (ns) .............................................................................................................................................. 141.5.2 Escorregamento (s) ...................................................................................................................................................... 141.5.3 Conjugado (C ).............................................................................................................................................................. 141.5.4 Relao entre conjugado e potncia ............................................................................................................................ 141.5.5 Perdas .......................................................................................................................................................................... 141.5.6 Rendimento ()............................................................................................................................................................. 14

2. Caractersticas da alimentao ............................................................................................................................................. 152.1 Tenso nominal ................................................................................................................................................................... 15

2.1.1 Tenses normais de alimentao................................................................................................................................. 152.1.2 Tenso mltipla ............................................................................................................................................................ 15

2.2 Freqncia nominal............................................................................................................................................................. 162.2.1 Efeitos nos motores bobinados em 50Hz ligados na rede de 60Hz ............................................................................. 16

2.3 Tolerncia de variao de tenso e freqncia .................................................................................................................. 162.4 Efeitos aproximados da variao de tenso........................................................................................................................ 162.5 Efeitos de um sistema de tenses desequilibrado sobre as caractersticas de funcionamento de um motor .................... 162.6 Sistemas de partidas dos motores eltricos........................................................................................................................ 17

2.6.1 Partida direta ................................................................................................................................................................ 172.6.2 Partida com chave estrela-tringulo ............................................................................................................................. 172.6.3 Partida com chave compensadora ............................................................................................................................... 182.6.4 Partida com chave srie-paralela ................................................................................................................................. 192.6.5 Partida com bobinamento dividido................................................................................................................................ 192.6.6 Partida com resistor primrio........................................................................................................................................ 192.6.7 Partida com reator primrio .......................................................................................................................................... 192.6.8 Partida eletrnica (Soft-Starter) .................................................................................................................................... 20

2.7 Comparao entre alguns mtodos de partida ................................................................................................................... 20



3

3. Caractersticas ambientais..................................................................................................................................................... 213.1 Temperatura ambiente ........................................................................................................................................................ 21

3.1.1 Cuidados necessrios para funcionamento com temperatura acima de 40C ou abaixo de 0C. .......................... 213.2 Altitude ............................................................................................................................................................................... 21

3.2.1 Cuidados necessrios para funcionamento em altitudes superiores a 1000m ............................................................ 213.3 Potncia til do motor nas diversas condies de temperatura e altitude .......................................................................... 213.4 reas agressivas................................................................................................................................................................. 213.5 reas perigosas .................................................................................................................................................................. 22

3.5.1 Classificao das reas perigosas .............................................................................................................................. 223.5.1.1 Classe da rea ...................................................................................................................................................... 223.5.1.2 Grupo de rea e temperaturas de ignio.............................................................................................................. 223.5.1.3 Zona de rea .......................................................................................................................................................... 22

3.5.2 Classes de temperatura................................................................................................................................................ 223.5.3 Seqncia para definio da classificao de reas.................................................................................................... 233.5.4 Equipamentos para atmosferas explosivas .................................................................................................................. 23

3.6 Graus de proteo.............................................................................................................................................................. 233.6.1 Graus de proteo ........................................................................................................................................................ 243.6.2 Graus de proteo usuais para motores eltricos ........................................................................................................ 24

3.7 Motores a prova de intempries .......................................................................................................................................... 243.8 Ventilao........................................................................................................................................................................... 24

3.8.1 Motor aberto (ODP) ...................................................................................................................................................... 243.8.2 Motor totalmente fechado com ventilao externa ....................................................................................................... 243.8.3 Motor totalmente fechado sem ventilao externa ....................................................................................................... 24

4. Caractersticas de regime ...................................................................................................................................................... 254.1 Aquecimento do motor ........................................................................................................................................................ 25

4.1.1 Limite de potncia devido ao aquecimento do motor ................................................................................................... 254.1.2 Dissipao do calor ...................................................................................................................................................... 25

a) A rea total de dissipao da carcaa ........................................................................................................................... 25b) Diferena de temperatura entre a superfcie externa da carcaa e a temperatura ambiente........................................ 25c) Eficincia do sistema de ventilao ............................................................................................................................... 25

4.2 Classes de isolamento ........................................................................................................................................................ 254.3 Medida da temperatura do enrolamento ............................................................................................................................. 254.4 Sistema de proteo ........................................................................................................................................................... 26

4.4.1 Principais dispositivos de proteo............................................................................................................................... 26Fusveis .............................................................................................................................................................................. 26Disjuntores ......................................................................................................................................................................... 26Rel trmico ....................................................................................................................................................................... 26

4.4.2 Proteo trmica para motores .................................................................................................................................... 26Termostatos ....................................................................................................................................................................... 26Termoresistncias (resistncia calibrada).......................................................................................................................... 26Protetores trmicos ............................................................................................................................................................ 26Termistores ........................................................................................................................................................................ 27

4.4.3 Grau de proteo oferecido por alguns dispositivos contra as principais ocorrncias de sobreaquecimento ............. 274.5 Regime de servio............................................................................................................................................................... 27

Regimes normalizados....................................................................................................................................................... 274.5.1 Regime tipo S1 Regime contnuo .............................................................................................................................. 274.5.2 Regime tipo S2 Regime de tempo limitado ............................................................................................................... 284.5.3 Regime tipo S3 - Regime intermitente peridico .......................................................................................................... 284.5.4 Regime tipo S4 - Regime intermitente peridico com partidas..................................................................................... 294.5.5 Regime tipo S5 - Regime intermitente peridico com frenagem eltrica...................................................................... 294.5.6 Regime tipo S6 - Regime de funcionamento contnuo peridico com carga intermitente ............................................ 304.5.7 Regime tipo S7 - Regime de funcionamento contnuo peridico com frenagem eltrica ............................................. 304.5.8 Regime tipo S8 - Regime de funcionamento contnuo peridico com mudanas correspondentes de carga e de velocidade.............................................................................................................................................................................. 314.5.9 Regime tipo S9 - Regime com variaes no peridicas de carga e de velocidade.................................................... 314.5.10 Regime tipo S10 - Regime com cargas e velocidades constantes distintas .............................................................. 324.5.11 Regimes especiais...................................................................................................................................................... 33

4.6 Caracterizao do tipo de regime ....................................................................................................................................... 334.7 Determinao da potncia requerida pela carga ................................................................................................................ 33

a) Potncia varivel, sem perodos de repouso ................................................................................................................. 33b) Potncia varivel, com perodos de repouso ................................................................................................................. 33

4.8 Fator de servio (FS)........................................................................................................................................................... 334.9 Fator de potncia (cos ).................................................................................................................................................. 34



4

5. Caractersticas de regime ...................................................................................................................................................... 355.1 Curva conjugado x velocidade ............................................................................................................................................ 35

5.1.1 Categorias .................................................................................................................................................................... 355.2 Partida com carga de alta inrcia........................................................................................................................................ 375.3 Tempo de acelerao.......................................................................................................................................................... 375.4 Nmero mnimo de partidas sucessivas ............................................................................................................................. 385.5 Valores das inrcias acionadas........................................................................................................................................... 385.6 Corrente com rotor bloqueado em funo da potncia aparente........................................................................................ 39

5.6.1 Codificao NEMA e EB-120 para corrente com rotor bloqueado ............................................................................... 40

6. Caractersticas ambientais..................................................................................................................................................... 416.1 Elementos comuns dos motores eltricos........................................................................................................................... 416.2 Dimenses normalizadas .................................................................................................................................................... 41

6.2.1 Formas construtivas normalizadas ............................................................................................................................... 416.2.2 Correspondncia entre potncia nominal, velocidade sncrona e carcaa .................................................................. 42

6.3 Caixa de ligao .................................................................................................................................................................. 436.4 Balanceamento ................................................................................................................................................................... 43

Tipos de balanceamento.................................................................................................................................................... 436.5 Vibrao .............................................................................................................................................................................. 43

6.5.1 Suspenso livre ............................................................................................................................................................ 436.5.2 Chaveta......................................................................................................................................................................... 446.5.3 Pontos de medio ....................................................................................................................................................... 44

6.6 Nveis de rudo .................................................................................................................................................................... 446.7 Placa de identificao ......................................................................................................................................................... 456.8 Pintura ................................................................................................................................................................................. 456.9 Terminais de aterramento ................................................................................................................................................... 466.10 Transmisso da potncia .................................................................................................................................................. 46

6.10.1 Transmisso por acoplamento direto ......................................................................................................................... 46a) Acoplamento rgido ........................................................................................................................................................ 46b) Acoplamento elstico..................................................................................................................................................... 46a) Correia plana.................................................................................................................................................................. 46b) Correia trapezoidal ou em V ........................................................................................................................................ 46c) Correia dentada.............................................................................................................................................................. 46

6.11 Esforos sobre mancais .................................................................................................................................................... 476.12 Tipos de fixao ................................................................................................................................................................ 48

a) Bases deslizantes (trilhos) ............................................................................................................................................. 48b) Chumbadores................................................................................................................................................................. 48c) Base rgida ..................................................................................................................................................................... 48d) Flanges .......................................................................................................................................................................... 48

7. Recepo e manuteno........................................................................................................................................................ 507.1 Embalagens ........................................................................................................................................................................ 507.2 Recebimento ....................................................................................................................................................................... 507.3 Transporte e manuseio ....................................................................................................................................................... 507.4 Armazenamento .................................................................................................................................................................. 507.5 Manuteno......................................................................................................................................................................... 51

7.5.1 Manuteno preventiva................................................................................................................................................. 517.5.2 Limpeza ........................................................................................................................................................................ 51

7.6 Rolamentos e mancais........................................................................................................................................................ 527.7 Manuteno eltrica ............................................................................................................................................................ 53

7.7.1 Isolao ....................................................................................................................................................................... 537.7.2 Conexes...................................................................................................................................................................... 53

7.8 Dimensionamento do condutor para alimentao de motores eltricos. ............................................................................ 547.8.1 Capacidade de conduo de corrente.......................................................................................................................... 547.8.2 Mxima queda de tenso admissvel............................................................................................................................ 54

7.9 Manuteno corretiva ......................................................................................................................................................... 557.10 Defeitos causas e providncias......................................................................................................................................... 55

7.9.1 Defeitos mais freqentes em motores .......................................................................................................................... 557.11 Roteiro de manuteno ..................................................................................................................................................... 56

8. Anexos ..................................................................................................................................................................................... 57



5

1. Fundamentos gerais

O motor eltrico a mquina mais simples para se obter energia mecnica atravs da transformao de energia eltrica. Sendo que o motor de induo o mais usado entre todos os tipos de motores, pois concilia robustez, grande versatilidade de aplicao, baixo custo, melhores rendimentos e no poluente, aliados ao fato de se utilizar energia eltrica como fonte de alimentao (energia de fcil disponibilidade e baixo custo). Os tipos mais comuns de motores eltricos so:

1.1 Motores de corrente contnuaSo motores que precisam de uma fonte de corrente contnua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em contnua. Sua velocidade pode ser ajustada de acordo com a tenso aplicada. Tem sua utilizao principal nas aplicaes que requeiram elevado conjugado de partida

(como trao eltrica) e controle de velocidade sobre grandes faixas, principalmente em potncias elevadas. Devido a necessidade de uma fonte de corrente contnua, tem o seu custo elevado.

1.2 Motores de corrente alternadaSo motores que sua alimentao feita atravs de uma fonte de corrente alternada. Podem ser classificados em assncronos (induo) e sncronos. As mquinas sncronas possuem velocidade fixa e tm sua aplicao bastante limitada, devido ao alto custo. J os motores de induo so utilizados na grande maioria das aplicaes que necessitam de motores eltricos. Neste manual analisaremos somente os motores de induo com rotor de gaiola de esquilo.

Famlia de motores eltricos



6

1.2.1 Motores de induoSo as mquinas eltricas de maior aplicao. Devido a sua robustez e pouca manuteno exigida, os motores de induo so ideais para a indstria. Em funo disso a Kcel tem concentrado seus esforos neste tipo de motor em particular, obtendo um motor de excelente qualidade e baixo custo. So caracterizados por somente o estator estar ligado rede, e pelas correntes que circulam no rotor serem induzidas pelo estator.

1.2.1.1 Motores de induo monofsicos

a) Motor monofsico de fase auxiliar ou fase dividida (ISR Inductive Start and Run Split-Phase)Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 eltricos do enrolamento principal. um motor utilizado sem nenhuma outra impedncia, seno aquela oferecida pelo prprio enrolamento do motor. O enrolamento auxiliar est inserido no circuito de alimentao somente durante o perodo de partida do motor e cria um deslocamento de fase que produz o conjugado necessrio para a rotao inicial e a acelerao. Quando o motor atinge uma rotao pr-definida, o enrolamento auxiliar desconecta-se da rede atravs de uma chave que normalmente acionada pela fora centrfuga. Como o enrolamento auxiliar dimensionado para atuao somente na partida, seu no desligamento provocar a sua queima. O ngulo de defasagem entre as correntes do enrolamento principal e do enrolamento auxiliar pequeno e, por isso, estes motores tm conjugado de partida igual ou pouco superior ao nominal, o que limita a sua aplicao as potncias fracionrias e as cargas que exigem reduzido conjugado de partida, tais como mquinas de escritrios, ventiladores e exaustores, pequenos polidores, compressores hermticos, bombas centrfugas, etc.

LegendaD Faixa onde a fase auxiliar desconecta-se

B.P. Bobina Principal

B.A. Bobina Auxiliar

C.C. Conjunto Platinado e Centrfugo

Figura 1.1 Esquema e curva de conjugado x velocidade do motor fase dividida (Split-Phase).

b) Motor monofsico com capacitor de partida (CST Capacitor Start)Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 eltricos do enrolamento principal e conectado em srie com um capacitor. Tanto o enrolamento auxiliar quanto o capacitor estaro inseridos no circuito de alimentao somente durante o perodo de partida do motor. O capacitor permite um maior ngulo de defasagem entre as correntes dos enrolamentos principal e auxiliar, proporcionando assim, elevados conjugados de partida. Como no motor de fase dividida, o circuito auxiliar desconecta-se quando o motor atinge rotao pr-definida. Neste intervalo de velocidade, o enrolamento principal sozinho desenvolve quase o mesmo conjugado que os enrolamentos combinados. Para velocidades maiores, entre 80% e 90% da velocidade sncrona, a curva de conjugado com os enrolamentos combinados cruza a curva de conjugado do enrolamento principal de maneira que, para velocidades acima deste ponto, o motor desenvolve maior conjugado com o circuito auxiliar desligado. Devido ao fato de o cruzamento das curvas no ocorrer sempre no mesmo ponto, e ainda, a chave centrfuga no abrir exatamente na mesma velocidade, prtica comum fazer com que a abertura acontea, na mdia um pouco antes do cruzamento das curvas. Aps a desconexo do circuito auxiliar, o seu funcionamento idntico ao do motor de fase dividida. Com o seu elevado conjugado de partida (entre 200% e 350% do conjugado nominal), o motor de capacitor de partida pode ser utilizado em uma grande variedade de aplicaes (bombas, compressores, lavadoras de roupa, geladeiras industriais).

LegendaD Faixa onde a fase auxiliar desconecta-se

B.P. Bobina Principal


C.C. Conjunto Platinado e Centrfugo

C.P. Capacitor de Partida

Figura 1.2 Esquema e curva de conjugado x velocidade do motor de capacitor de partida.



7

c) Motor monofsico com capacitor permanente (PSC Permanent Split Capacitor)Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 eltricos do enrolamento principal e conectado em srie com um capacitor. Durante todo perodo de funcionamento do motor o circuito auxiliar com o capacitor permanece conectado ao circuito de alimentao. O efeito deste capacitor o de criar condies de fluxo muito semelhante s encontradas nos motores polifsicos, aumentando com isso, o conjugado mximo, o rendimento e o fator de potncia, alm de reduzir sensivelmente o rudo. Construtivamente so menores e isentos de manuteno, pois no utilizam contatos e partes mveis como os motores anteriores. Porm, seu conjugado de partida, normalmente inferior ao do motor de fase divida (50% a 100% do conjugado nominal) , o que limita sua aplicao a equipamentos que no requeiram elevado conjugado de partida. So fabricados normalmente para potncias de 1/50 3,0 cv.

LegendaB.P. Bobina Principal


C.Pe. Capacitor Permanente

Figura 1.3 Esquema e curva de conjugado x velocidade do motor de capacitor permanente..

d) Motor monofsico com capacitor de dois valores(CSR - Capacitor Start and Run)Motor de induo monofsico com um enrolamento principal conectado diretamente rede de alimentao e um enrolamento auxiliar defasado, geralmente, em 90 eltricos do enrolamento principal e conectado em srie com dois ou mais capacitores, obtendo-se assim dois valores de capacitncias, uma utilizada na condio de partida e outra na condio de regime.

um motor que utiliza as vantagens dos motores monofsicos: capacitor de partida (CST) e capacitores permanente (PSC), caracteriza-se por obter um timo desempenho na partida e em regime. Porm, devido ao seu custo elevado, geralmente, so fabricados somente em potncias superiores a 1 cv.

LegendaD Faixa onde a fase auxiliar desconecta-seB.P. Bobina PrincipalB.A. Bobina Auxiliar

C.C. Conjunto Platinado e CentrfugoC.P. Capacitor de PartidaC.Pe. Capacitor Permanente

Figura 1.4 Esquema e curva de conjugado x velocidade do motor com capacitor de dois valores.

e) Motor monofsico com campo distorcido ou plos sombreados (ShadedPole)Motor de induo monofsico com um enrolamento auxiliar curto-circuitado.O motor de campo distorcido se destaca entre os motores de induo monofsicos, por seu mtodo de partida, que o mais simples, confivel e econmico. Uma das formas construtivas mais comuns a de plos salientes, sendo que cerca de 25 a 35% de cada plo enlaado por uma espira de cobre em curto circuito. A corrente induzida nesta espira faz com que o fluxo que a atravessa sofra um atraso em relao ao fluxo da parte no enlaada pela mesma. O resultado disto semelhante a um campo girante que se move na direo da parte no enlaada para a parte enlaada do plo, produzindo conjugado que far o motor partir e atingir a rotao nominal. O sentido de rotao depende do lado que se situa a parte enlaada do plo, conseqentemente o motor de campo distorcido apresenta um nico sentido de rotao. Este geralmente pode ser invertido, mudando a posio da ponta de eixo do rotor em relao ao estator. Os motores de campo distorcido apresentam baixo conjugado de partida (15 a 50% do nominal), baixo rendimento (35%) e baixo fator de potncia (0,45). Normalmente so fabricados para pequenas potncias, que vo de alguns milsimos de cv at o limite de 1/4cv. Pela sua simplicidade, robustez e baixo custo, so



8

ideais em aplicaes tais como: ventiladores, exaustores, purificadores de ambiente, unidades de refrigerao, secadores de roupa e de cabelo, pequenas bombas e compressores, projetores de slides, toca discos e aplicaes domsticas.

LegendaB.P. Bobina Principal

A.C.C. Anel de Curto Circuito

Figura 1.5 Esquema e curva de conjugado x velocidade do motor de campo distorcido.

1.2.1.2 Motores de induo trifsicos

Principio de funcionamentoO funcionamento de um motor de induo trifsico baseia-se no princpio do acoplamento eletromagntico entre o estator e o rotor, pois h uma interao eletromagntica entre o campo girante do estator e as correntes induzidas nas barras do rotor, quando estas so cortadas pelo campo girante.O campo girante criado devido aos enrolamentos de cada fase estarem espaados entre si de 120. Sendo que ao alimentar os enrolamentos com um sistema trifsico, as correntes I1, I2 e I3 originaro seus respectivos campos magnticos H1, H2 e H3, tambm, espaados entre si 120. Alm disso, como os campos so proporcionais s respectivas correntes, sero defasados no tempo, tambm de 120 entre si. A soma vetorial dos trs campos H1, H2 e H3, ser igual ao campo total H resultante.

Figura 1.6a Soma vetorial, em seis instantes, do campo Magntico produzido por cada fase separada, ao circular uma corrente defasada de 120.

A composio do campo gerado pela corrente induzida no rotor com o campo girante do estator resulta em uma fora de origem magntica que gera um conjugado no eixo do motor, tendendo a fazer o rotor girar no sentido do campo girante. Se o conjugado suficiente para vencer o conjugado resistente aplicado sobre o eixo, o rotor comea a girar. A energia eltrica fornecida ao estator pela rede transformada em energia mecnica atravs do eixo do motor.

Figura 1.6b Orientao do campo Magntico produzido por cada fase separada, ao circular uma corrente defasada de 120

Figura 1.6c Campo magntico resultante da composio das trs ondas pulsantes defasadas no espao e no tempo de 120.



9

1.3 Principais componentesa) Motor monofsico (IP21)

01 Parafuso: de ao zincado, com alta resistncia corroso. 11 Rolamento traseiro: de esferas, dimensionado para suportar as piores solicitaes sem danos para o motor e com dupla blindagem

02 Tampa dianteira: de ferro fundido com assento do mancal mandrilado, o que aumenta a vida til dos rolamentos.

12 Arruela ondulada: de ao mola, dimensionada para que o motor tenha a mnima folga axial.

03 Rolamento dianteiro: de esferas, dimensionado para suportar as piores solicitaes sem danos para o motor e com dupla blindagem

13 Tampa traseira: em ferro fundido, com assento do mancal mandrilado, o que aumenta a vida til dos rolamentos

04 Arruela de encosto do rolamento: de ao zincado, com alta resistncia corroso.

14 Porcas sextavadas: de ao zincado, com alta resistncia corroso

05 Ventilador: de PP ou PA, projetado para mover grande quantidade de ar com pouco rudo.

15 Tampa da caixa de ligao: De chapa e de fcil remoo, facilitando a ligao do motor

06 Chaveta: de ao 1045, com alta preciso dimensional. 16 Capacitor: dimensionado para obter maior ngulo entre as correntes dos enrolamentos auxiliar e principal, proporcionando elevados torques de partida

07 Rotor completo: formado por lminas com baixa perda eltrica. Os anis e barras do circuito so de alumnio, o que torna o conjunto extremamente rgido

17 Capa do capacitor: fabricado em chapa de ao, utilizado para proteger o capacitor contra choques mecnicos

08 Pino elstico: de ao mola, utilizado para fixar o estator bobinado na carcaa

18 Centrifugo: conjunto responsvel pelo chaveamento do enrolamento auxiliar durante a partida

09 Carcaa completa: fabricada em chapa de ao 19 Platinado: base em baquelite, contato em liga de prata e lmina de bronze fosforoso

10 Estator bobinado: com lminas tratadas termicamente, visando minimizar as perdas eltricas. Fio envernizado base de polister, apresentando alta rigidez dieltrica entre as fases e excelentes propriedades mecnicas, com classe trmica H (180C).



10

b) Motor trifsico (IP56)

01 Parafuso: de ao zincado, com alta resistncia a corroso. 11 Espuma auto-extinguvel: veda a sada dos cabos da carcaa para a caixa de ligao.

02 Arruela de presso: de ao mola, com elevada resistncia a corroso.

12 Vedao da tampa da caixa de ligao: em borracha com dureza e perfil que garantem tima vedao.

03 Retentor: tipo BR com mola interna, o que garante uma tima vedao.

13 Tampa da caixa de ligao: em ferro fundido de fcil remoo, que facilita a ligao do motor.

04 Tampa dianteira: de ferro fundido com assento do mancal mandrilado, que aumenta a vida til do rolamento.

14 Vedao da caixa de ligao: em borracha com dureza e perfil que garantem tima vedao.

05 Rolamento dianteiro: de esferas, dimensionado para suportar as piores solicitaes sem danos para o motor e com dupla blindagem para carcaas 63 160. A partir da carcaa 180, com graxeira nas tampas para relubrificao.

15 Rolamento traseiro: de esferas, dimensionado para suportar as piores solicitaes sem danos para o motor e com dupla blindagem para carcaas 63 160. A partir da carcaa 180, com graxeira nas tampas para relubrificao.

06 Chaveta: de ao 1045, com alta preciso dimensional segundo ABNT NBR 5032.

16 Arruela ondulada: de ao mola, dimensionada para que o motor tenha a mnima folga axial. Usada nas carcaas 63 160. A partir da carcaa 180, o rolamento dianteiro travado na tampa.

07 Rotor completo: formado por lminas com baixa perda eltrica. Os anis e barras do circuito so de alumnio, o que torna o conjunto extremamente rgido.

17 Tampa Traseira: em ferro fundido, com assento do mancal mandrilado, o que aumenta a vida til do rolamento.

08 Estator bobinado: com lminas tratadas termicamente, visando minimizar as perdas eltricas. Fio de cobre envernizado base de poliester, apresentando alta rigidez dieltrica entre as fases e excelentes propriedades mecnicas,com classe trmica H (180C).

18 Vring: em borracha com dureza e perfil que garantem tima vedao

09 Carcaa: de ferro fundido resistente a corroso, com aletas dimensionadas para fornecer o mximo de refrigerao ao motor.

19 Ventilador: de plstico at a carcaa 160 e liga de alumnio para as carcaas acima de 160. Com baixa inrcia, projetado para mover grande quantidade de ar com pouco rudo. Ventilador plstico produzido em polipropileno copolmero.

10 Caixa de ligao: em ferro fundido, permitindo giro de 90 em 90, o que facilita a instalao do motor,com furo para sada de cabos com rosca RWG. Rosca PG opcional para toda a linha das carcaas 63 315.

20 Tampa defletora: em ao at a carcaa 132 e ferro fundido para as carcaas acima da 132. Direciona o ar e otimiza a dissipao do calor.



11

1.4 Conceitos bsicos da rede de alimentao

1.4.1 Corrente eltrica

Corrente contnuaA corrente gerada por uma fonte de tenso contnua, chama-se corrente contnua (C.C) e se caracteriza por fluir em apenas um sentido, determinado pela polaridade da fonte de tenso

Figura 1.7 Grfico da tenso e corrente contnua

Corrente alternadaA corrente gerada por uma fonte de tenso alternada, chama-se corrente alternada (C.A) e se caracteriza por mudanas contnuas no sentido da corrente com o passar do tempo (figura 1.8).

Figura 1.8 Grfico da tenso e corrente alternada no tempo

A relao entre a tenso e a corrente para cargas puramente resistivas dada por:

IRV Tenso e corrente mximaEsse um termo para sistemas alternados que caracteriza o maior valor da tenso e corrente durante todo trajeto de variao (ciclo), tambm chamado de valor de pico (Vmax) e (Imax), figura 1.8.

Valor eficaz (tenso e corrente)Nos sistemas alternados, tanto a corrente como a tenso variam constantemente. Os valores obtidos atravs de instrumentos de medio, como ampermetros e voltmetros, so os valores eficazes e correspondem a tenso ou corrente alternada capaz de produzir potncia, e dado por:

VV

eficazmax2

II

eficazmax

2

1.4.2 Frequncia A freqncia indica o quanto oscila um sistema. Para freqncia de oscilao de onda eltrica, em corrente alternada, a unidade dada em Hertz (Hz), isso quer dizer que se um sistema de 60 Hz, em 1 segundo oscila 60 vezes. Sua relao com o perodo :

fT

1

Onde: f = freqncia (Hz) T = perodo (s)

O perodo o tempo necessrio para que a onda de tenso ou corrente complete um ciclo completo, ver figura 1.8.

1.4.3 A rede de distribuioA gerao e a distribuio da energia eltrica normalmente so trifsicas, e as ligaes aos consumidores podero ser monofsicas ou trifsicas, de acordo com sua carga instalada.

Ligao monofsica para consumidores de pequeno porte. Para as ligaes monofsicas a carga alimentada atravs de dois condutores eltricos (fase - neutro), ver figura 1.9. Na figura 1.10, mostrado a forma de onda da tenso (carga resistiva) a partir de um sistema monofsico

Figura 1.9 Alimentao monofsica



12

Figura 1.10 Forma de onda da tenso e corrente monofsica

Ligao trifsica Destinada para consumidores de mdio e grande porte ou quando houver equipamento que necessite dessa ligao. O sistema trifsico formado por trs sistemas monofsicos cujas tenses esto defasadas entre si 120o, ver figura 1.11. A carga alimentada por trs ou quatro fios ( trs fases ou trs fases e um neutro)

Figura 1.11 Forma de onda da tenso e corrente trifsica

Existem duas maneiras de se ligar motores monofsicos em sistemas trifsicos: Tenso no bobinamento do motor igual a tenso de fase (VF), liga-se o motor entre fase e neutro, figura 1.12 Tenso no bobinamento do motor igual a tenso de linha (VL), nesse caso liga-se o motor em duas fases quaisquer, no utilizando o neutro, figura 1.13

Figura 1.12 Motor monofsico ligado tenso de fase

Figura 1.13 Motor monofsico ligado a tenso de linha

Ligao estrelaPara esse tipo de ligao pode-se utilizar trs ou quatro fios. Trs cargas monofsicas so ligadas entre si por um ponto comum e, a esse ponto, conecta-se ou no, o quarto fio(neutro). Normalmente utilizamos o neutro quando as cargas so desequilibradas, isto , consomem potncias diferentes. Pela figura 1.14, podemos observar as relaes de tenso e de corrente.

Figura 1.14 Ligao estrela

A tenso entre duas fases (tenso de linha VL ) 3 vezes a tenso entre fase e neutro (tenso de fase VF ).

VV FL 3

A corrente que circula na linha (IL) igual a corrente que circula na carga (IF ).

L FI I

Ligao tringuloUtilizam-se trs fios, ligando-se trs cargas monofsicas em um circuito fechado. Pela figura 1.15 podemos observar as relaes de tenso e de corrente.

Figura 1.15 Ligao tringulo

A tenso de linha VL igual a tenso de fase VF

L FV V



13

A corrente de linha IL 3 vezes a corrente de fase

II FL 3

1.4.4 PotnciaPara corrente alternada, a potncia eltrica dada pelo produto entre a tenso e a corrente. composta pela potncia ativa (P), potncia reativa (Q), sendo que ambas formam a potncia aparente (S).

Potncia aparente (S) [VA - Volt ampre]Corresponde ao total da potncia entregue para o consumo.

Sistema monofsico

(VA) IV FFS

Sistema trifsico

(VA) 3 IV LLS

Potncia ativa (P) [W - Watt] a parcela da potncia aparente que transformada em energia e realiza trabalho.

Sistema monofsico

(W) cos FF IVPSistema trifsico

(W) cos3 LL IVPPotncia reativa (Q) [VAr - Volt ampre reativo] a parcela da potncia aparente que no realiza trabalho

Sistema monofsico

(VAr) sen FF IVQSistema trifsico

(VAr) sen 3 LL IVQ

Relao entre as potncias (tringulo de potncias)

S P Q 2 2

Figura 1.16 - Tringulo das potncias

1.4.5 Defasagem ( ) a diferena (ngulo em graus) da onda de tenso com relao a onda de corrente. Essa diferena ocorre somente se tivermos no circuito cargas indutivas, capacitivas ou mistas. Para cargas puramente resistivas no ocorre a defasagem pois neste caso o fator de potncia igual a 1 (cos = 1).

Figura 1.17 Defasagem

1.4.6 Fator de potncia (cos )O fator de potncia (cos ) o valor do cosseno do ngulo de defasagem entre a tenso e a corrente.

S

Pcos ou IV

kWP

K

1000)(cos

Para sistemas monofsicos: K=1; V= VF ; I = IF

Para sistemas trifsicos: K = 3 ; V= VL; I = IL

O valor do fator de potncia considerado importante, haja visto que existe um controle por parte das concessionrias de energia eltrica, penalizando os consumidores que tiverem um baixo fator de potncia. Essa penalidade existe porque um baixo fator de potncia indica que a concessionria ter que fornecer uma corrente maior, tendo custo com dimensionamento e fornecimento maior.O fator de potncia mnimo exigido pelas concessionrias recentemente passou de 0,85 para 0,92.

Exemplo: Se tivermos um motor trifsico de 220 Volts e que consome 30 A, com cos igual a 0,78. Sua potncia aparente ser:

(VA) 114313022033 LL IVS

Enquanto sua potncia ativa ser:

(W)6,891678,011431cos SPSe o fator de potncia fosse 0,92 a corrente necessria para fornecer a mesma potncia ativa seria:

(A) 4,2592,0

78,030 I



14

1.5. Relaes bsicas dos motores eltricos

1.5.1 Velocidade sncrona (ns)A velocidade sncrona de um motor (ns) definida pela velocidade de rotao do campo girante, que depende diretamente do nmero de plos (p) e da freqncia (f) da rede, em Hertz.Assim sendo, a velocidade sncrona de um motor dada por:

(rpm) 120

p

fns

Rotao sncrona por minuto (rpm)N de plos

60 Hz 50 Hz2 3.600 3.0004 1.800 1.5006 1.200 1.0008 900 750

10 720 600

O rotor de um motor de induo em carga, jamais gira com velocidade sncrona. Pois se isso acontecesse a velocidade do rotor seria igual a do campo do estator. Sem o movimento relativo entre os dois, no haveria corrente induzida no rotor, e conseqentemente no haveria conjugado.

1.5.2 Escorregamento (s)Quando ligamos um motor de induo, o rotor acelera at prximo da velocidade sncrona e, em carga nominal, ele apresenta uma velocidade ligeiramente inferior a velocidade sncrona. Essa diferena em percentual denominada escorregamento.

ns

nnsrpms

)( ou 100(%) ns

nnss

Onde:s = escorregamentons = rotao sncrona (rpm)n = rotao nominal (rpm)

Exemplo: Para um motor de seis plos, 60 Hz, que gira a 1120 rpm com carga, o escorregamento ser:

%7,61001200

11201200(%) s

1.5.3 Conjugado (C )O conjugado (torque ou momento) a medida do "efeito da rotao" produzida por uma fora (F) a uma distncia (d) do seu eixo de rotao.

m)(N dFCOnde:C = ConjugadoF = Forad = Distncia do ponto de aplicao da fora ao eixo de rotao

1.5.4 Relao entre conjugado e potnciaPodemos relacionar a fora disponvel no eixo de rotao (conjugado) com a potncia til do motor, atravs das seguintes relaes:

7024

)()(

716

)()()(

rpmmrpmmkgf nNCnCcvP

9555

)()(

974

)()()(

rpmmrpmmkgf nNCnCkWP

ou, inversamente:

)(

)(974

)(

)(716)(

rpmrpmmkgf

n

kWP

n

cvPC

)(

)(9555

)(

)(7024)(

rpmrpmmN

n

kWP

n

cvPC

1.5.5 PerdasVerifica-se nos motores, que a potncia absorvida da rede no igual a potncia disponvel no eixo. Isso ocorre devido s diversas perdas existentes no motor como: Perdas no ferro, perdas mecnicas e perdas joule (no estator e no rotor), sendo dadas por:

(W) PuPPe Onde:

Pe = PerdasP = Potncia absorvida pelo motor (Potncia ativa)Pu = Potncia til

1.5.6 Rendimento () a relao entre a potncia disponvel no eixo do motor (Potncia til) e a potncia (ativa) absorvida da rede, indicando a eficincia com que feita a transformao da energia.

cos

736

IVK

Pu

P

Pu cvWW

cos716)()(736

IVK

nkC rpmmgf

Onde:

Pu = Potncia tilP = Potncia absorvida pelo motorV,I =Tenso e corrente aplicada ao motorMotores monofsicos: K = 1 ; V = VF; I = IF

Motores trifsicos: K = 3 ; V = VL; I = IL



15

2.1 Tenso nominal a tenso para a qual o motor foi projetado.

2.1.1 Tenses normais de alimentao

Tenso da rede (60Hz)

Tenso nominal do motor

Terminais de ligao

Ligao

Partida com chave estrela

tringulo220/380 6 cabos sim

9 cabos YY no220/440

12 cabos sim220

220/380/440/760 12 cabos sim220/380 6 cabos Y no

380/660 6 cabos sim380220/380/440/760 12 cabos YY no

9 cabos Y no220/440

12 cabos Sim440220/380/440/760 12 cabos Sim

Nota: 760V apenas na partida

2.1.2 Tenso mltiplaA maioria dos motores eltricos oferece a possibilidade de funcionamento em mais de uma tenso, bastando mudar as ligaes de seus terminais. As ligaes possveis encontram-se marcadas na placa de identificao ou prximo caixa de ligao (ou ainda no interior desta). Os principais tipos de ligaes dos terminais, para funcionamento em mais de uma tenso, so:

a) Ligao srie-paralelaExige 9 terminais no motor, permitindo acesso externo a metade da bobina de cada fase.

Bobinas em srie - (figura 2.1a e 2.2a); cada metade da bobina ligada em srie, ficando sujeita a apenas metade da tenso de fase da rede. Exemplo: Se a tenso admissvel na bobina de 220V, com a ligao em srie podemos ligar o motor com tenso de 440V (fase)

Bobinas em paralelo - (figura 2.1b e 2.2b); Cada metade da bobina ligada em paralelo, ficando sujeita mesma tenso de fase da rede. Usa-se a ligao srie-paralela sempre que as tenses forem uma o dobro da outra. Exemplo: 220/440V -230/460V.

a) b)

Figura 2.1 Converso srie-paralela (ligao estrela)

a) b)

Figura 2.2 Converso srie-paralela (ligao tringulo)

b) Ligao estrela-tringuloExige 6 terminais no motor, permitindo acesso externo s duas pontas da bobina de cada fase. Serve para qualquer tenso nominal dupla, desde que a segunda seja igual a primeira multiplicada por. Exemplos: 220/380V - 380/660V -440/760V. Como mostra a figura 2.3, se a tenso admissvelno enrolamento de 220V, ligando em estrela podemos alimentar o motor com 380V (tenso de linha), j na ligao tringulo podemos ligar o motor com 220V (tenso de linha).

Figura 2.3 - Converso estrela-tringulo

c) Quatro tensesCombinando os dois casos anteriores, podemos obter a ligao srie-paralela e tambm realizarmos as ligaes das trs fases em estrela ou tringulo.Este caso exige 12 terminais no motor, permitindo ligar o motor nas seguintes tenses: 220V - Ligando as bobinas em paralelo e as fases em tringulo; 380V - Ligando as bobinas em paralelo e as fases em estrela; 440V - Ligando as bobinas em srie e as fases em tringulo; 760V - Ligando as bobinas em srie e as fases em estrela

(utilizada apenas para a partida).

Figura 2.4 Converso em 4 tenses

2. Caractersticas da alimentao



16

2.2 Freqncia nominal a freqncia para a qual o motor foi projetado.

2.2.1 Efeitos nos motores bobinados em 50Hz ligados na rede de 60Hz

a) Com a mesma tenso nominal:- potncia no se alterada- corrente nominal no se alterada- corrente de partida diminui 17%- conjugado de partida diminui 17%- conjugado mximo diminui 17%- rotao aumenta 20%

b) Alterando-se a tenso em proporo freqncia:- potncia aumenta 20%- corrente nominal no se alterada- corrente de partida aproximadamente a mesma- conjugado de partida aproximadamente o mesmo- conjugado mximo aproximadamente o mesmo- rotao aumenta 20%

Nota: No recomendado o uso de motores bobinados para 60Hz ligados na rede 50Hz, a no ser que se altere a tenso, proporcionalmente, V50Hz = 5/6 x V60Hz. Neste caso, o conjugado de partida, conjugado mximo e a corrente nominal permanecem constantes, a potncia e a rotao diminuem 17 % e a corrente de partida diminui 5%.

2.3 Tolerncia de variao de tenso e freqnciaConforme norma ABNT NBR 7094, para motores de induo, as combinaes de variaes de tenso e de freqncia so classificados como zona A ou zona B, de acordo com a figura 2.5.

Figura 2.5 Limites das variaes de tenso e de freqncia em funcionamento

Um motor de induo deve ser capaz de prover torque nominal continuamente dentro da Zona A da figura 2.5, mas pode no atender completamente as suas caractersticas de desempenho tenso e freqncia nominais (ver ponto de caractersticas nominais na figura 2.5), apresentando alguns desvios. As elevaes de temperatura podem ser superiores quelas obtidas tenso e freqncia nominais.

Um motor de induo deve ser capaz de prover torque nominal na Zona B, mas pode apresentar desvios superiores queles da Zona A, no que se refere s caractersticas de desempenho tenso e freqncia nominais. As elevaes de temperatura podem ser superiores s verificadas com tenso e freqncia nominais e muito provavelmente superiores quelas da Zona A. O funcionamento prolongado na periferia da Zona B no recomendado

2.4 Efeitos aproximados da variao de tenso

LegendaCp Conjugado de partida

Cmx Conjugado mximo

IP Corrente de partida

% RendimentoCOS Fator de pornciaIn Corrente nominal

2.5 Efeitos de um sistema de tenses desequilibrado sobre as caractersticas de funcionamento de um motorTambm conhecido como efeitos do desbalanceamento de fases, os efeitos de desequilbrio de tenses so graves para o funcionamento de um motor, no entanto comum existir um desequilbrio de 3 a 5%.A percentagem de desequilbrio das tenses calculada facilmente a partir da medio das tenses nas trs fases e utilizando a equao:

100(%) VM

DmxV

Onde: DmxV = Desvio mximo das tenses em relao ao valor mdio VM = Valor mdio



17

Exemplo Para os valores de tenses entre fases de 220 V, 215 V e 210 V, o valor mdio da tenso de 215 V e o desvio mximo da tenso em relao ao valor mdio de 5 V. Da resulta:

%3,2100215

5(%)

Nota: A equao dada para comodidade do usurio do motor e somente uma aproximao do valor relativo da componente de seqncia negativa da tenso. A determinao mais precisa pode ser feita pela decomposio do sistema trifsico em suas componentes simtricas. Para desequilbrios das tenses superiores a 5% necessrio um estudo da componente de seqncia negativa das correntes.

Efeitos do desequilbrioO desequilbrio provoca uma sobre-elevao da corrente e, por conseqncia, um superaquecimento na bobina, podendo levar queima da mesma. Segundo a norma NEMA (National Electrical Manufactures Association), este aumento de temperatura ser aproximadamente duas vezes o quadrado do percentual do desequilbrio de tenses entre as fases.

% desequilbrio entre fases

Aumento de corrente (%)

Aumento de temperatura (%)

2,5 21,0 12,52,0 16,7 8,01,5 12,5 4,51,0 8,0 2,00,5 3,8 0,5

O conjugado de partida fica reduzido, dificultando a entrada em funcionamento do motor. O conjugado plena carga fica igualmente reduzido, produzindo um escorregamento alm do normal e diminuindo o rendimento do motor

Como minimizar os efeitos do desequilbrio de tenses:- Melhorar a distribuio das cargas nas redes trifsicas,

procurando o melhor equilbrio possvel;- Bitolas de cabos adequadas rede e ao sistema;- Localizar e avaliar equipamentos mal dimensionados;- Proteo interna nas trs fases com termistores ou

termostatos e rel de sobrecarga com chave magntica;- Manuteno preventiva nos quadros eltricos, verificando:

o desgaste dos contatos dos contatores; a fixao dos terminais; o dimensionamento de cabos

2.6 Sistemas de partidas dos motores eltricos

2.6.1 Partida diretaOs motores de induo trifsicos devem, sempre que possvel, partir por meio de contatores ligados diretamente rede, ou seja, partida direta. Este sistema fornece o maior conjugado de partida e a mxima acelerao. Existem algumas limitaes devido a corrente elevada na partida, que acarretar em:

- Elevada queda de tenso no sistema de alimentao da rede. Em funo disto, provoca a interferncia em equipamentos instalados no sistema;

- Insuficincia da instalao eltrica; - O sistema de proteo (cabos, contatores) dever ser

superdimensionado ocasionando um custo elevado;- Problemas com as concessionrias de energia eltrica

que limitam a queda de tenso da rede;

Figura 2.6 Circuito de fora para partida direta

2.6.2 Partida com chave estrela-tringuloEste mtodo de partida necessita que o motor tenha a possibilidade de ligao em duas tenses, sendo uma delas

3 vezes a outra, e que a tenso da rede de alimentao seja igual a menor delas. Exemplo: 220/380V; 380/660V; 440/760V.Suponhamos que o motor seja 220/380V. Nesta situao, ele parte com conexo estrela, cuja tenso nominal seria de 380V. Como a rede fornece 220V, o motor parte com tenso reduzida. Para a rede, isso resulta em uma corrente de partida de 25% a 33% da que apresentaria, se fosse ligado diretamente em tringulo. O motor deve acelerar a carga at aproximadamente 85% da rotao nominal. Neste ponto podemos mudar para ligao tringulo. Para que isto seja possvel a tenso nominal nesta ligao deve ser igual a tenso da rede.

Conjugado caracterstico:As figuras (2.8 e 2.9) representam o conjugado x velocidade do mtodo de partida estrela-tringulo, sendo que para um motor a uma tenso constante, as curvas de conjugado e corrente so fixas e independem da dificuldade da partida. A aplicao deste mtodo depende do conjugado resistente imposto pela carga e da corrente no instante da ligao tringulo, isto , o conjugado resistente no deve ultrapassar o conjugado de partida do motor (figura 2.8), e nem a corrente elevar-se a um valor muito alto no instante da ligao tringulo, fatos que podem inviabilizar o mtodo. O motor dever acelerar a carga at aproximadamente 85% da rotao nominal na ligao estrela, isto , na partida. Este mtodo s pode ser utilizado quando:

- o motor parte em vazio e somente aps atingir a rotao nominal aplica-se a carga;

- a carga que aumenta gradativamente com a rotao. Exemplo: Ventiladores, bombas centrifugas, etc...



18

Figura 2.7 Circuito de fora para chave estrela tringulo

Figura 2.8 Conjugado resistente menor que o conjugado de partida

Quando o conjugado resistente maior que o conjugado desenvolvido na ligao estrela (figura 2.9), o motor acelera a carga at uma rotao N, menor que a nominal. Neste ponto muda-se para ligao tringulo, elevando-se repentinamente o conjugado e a corrente a valores altos referentes rotao N, inviabilizando neste caso o mtodo Estrela-Tringulo. Ou seja, existem casos onde este sistema de partida no pode ser usado.

Figura 2.9 Conjugado resistente maior que o conjugado de partida

2.6.3 Partida com chave compensadora (auto-transformador)Este mtodo de partida usa autotransformador para reduzir a tenso e a corrente durante a partida do motor, usualmente, sob carga. Evitando-se assim uma sobrecarga no circuito e permitindo que o conjugado seja suficiente para a partida e acelerao. A tenso na chave compensadora reduzida atravs de um autotransformador trifsico que possui, geralmente, taps de 50, 65 e 80% da tenso nominal.

1o Passo: Define-se o primeiro tap, em funo do conjugado resistente. O motor deve acelerar a carga at a rotao nominal ou menor.2o Passo: Em qualquer destes casos o segundo tap deve ser de 100% da tenso nominal (tenso de linha).

Conjugado caractersticos:As curvas conjugado x velocidade da figura 2.11, mostram a variao do conjugado de partida (em porcentagem do conjugado com rotor bloqueado) em funo do tap escolhido.

Figura 2.10 Circuito de fora para partida com chave compensadora

Figura 2.11 Conjugado (tenso) x velocidade



19

2.6.4 Partida com chave srie-paralelaEste mtodo exige que o motor seja religvel para duas tenses (9 terminais), sendo que a menor das tenses deve ser igual a da rede a outra duas vezes maior, normalmente 220/440V. Na partida, o motor conectado na ligao srie. O motor deve acelerar at, aproximadamente, 85% da rotao nominal ou atingi-la. Neste ponto deve-se fazer a comutao para ligao em paralelo; para que isso seja possvel a tenso nominal nesta ligao (paralelo) deve ser igual tenso da rede.

2.6.5 Partida com bobinamento divididoPara aplicao deste mtodo necessrio que o motor tenha dois circuitos em paralelo por fase. So usados dois passos para conectar o motor rede de alimentao.1o PassoUm contator conecta parte do bobinamento rede (normalmente metade do bobinamento), durante um curto espao de tempo (aproximadamente 4 s). 2o PassoOutro contator conecta o restante do bobinamento rede, completando a ligao. As curvas das figura 2.12 e 2.13 representam o conjugado x velocidade do mtodo de partida com bobinamento dividido.O conjugado de partida desenvolvido pelo mtodo do bobinamento dividido consideravelmente menor que o conjugado com partida direta, sendo tambm menor que o conjugado a plena carga. Este fato deve ser uma vantagem quando deseja-se uma partida suave.Neste mtodo, o motor deve acelerar a carga at prximo da rotao nominal no 1o Passo, isto , o conjugado resistente da carga deve ser sempre menor que o conjugado desenvolvido com o bobinamento dividido. Este mtodo pode ser utilizado quando:1) O motor parte a vazio, e somente aps atingir a rotao nominal liga-se a outra parte do bobinamento e ento aplica-se a carga.2) A carga aumenta gradativamente com a rotao. Exemplo: Ventiladores, bombas centrfugas, etc...Quando o conjugado resistente maior que o conjugado desenvolvido pelo mtodo de partida com bobinamento dividido, o motor acelera a carga at uma rotao N, menor que a nominal. Neste ponto o 2o contator deve ser ligado conectando todo o bobinamento rede; isto eleva repentinamente o conjugado e a corrente aos valores referentes a rotao N (figura 2.13 ) , tornando-se invivel, neste caso, o uso deste mtodo.

Figura 2.12 Conjugado resistente menor que o conjugado de partida

figura 2.13 Conjugado resistente maior que o conjugado de partida

Embora teoricamente qualquer motor de induo que possua bobinas em paralelo possa ser utilizado com esse mtodo de partida, na prtica fatores como quedas de conjugados em determinadas rotaes, aquecimento anormal e tenses mecnicas nas bobinas, recomenda-se que somente motores especificados para partida com bobinamento dividido, utilizem tal mtodo de partida.

2.6.6 Partida com resistor primrioNeste mtodo de partida a insero de resistores em cada fase da alimentao do motor leva a uma reduo na tenso aplicada aos terminais e, conseqentemente, a uma reduo na corrente absorvida (figura 2.14) e no conjugado motor. O inconveniente desse mtodo de partida a perda de energia que ocorre nos prprios resistores. Na medida em que o sistema acelera, a queda na corrente absorvida pelo motor implica no aumento gradativo da tenso aplicada aos terminais do motor. usual que a resistncia inserida seja gradualmente reduzida, pela retirada de resistores ao longo do tempo de acelerao. um mtodo pouco utilizado na prtica.

2.6.7 Partida com reator primrio Mtodo de partida similar ao anterior, sendo inserida uma reatncia indutiva nas fases de alimentao. Na prtica, este mtodo utilizado apenas na partida de motores de grande porte e de mdia tenso (acima de 600V). Em relao ao mtodo de partida por insero de resistor, a insero de reator apresenta um consumo de energia no elemento inserido comparativamente muito menor, porm implica num pior fator de potncia na partida, j que a corrente absorvida, principalmente no inicio da acelerao, ser essencialmente reativa. Para um processo de partida com reduo gradual da reatncia inserida torna-se necessrio utilizar diferentes reatores, j que uma reatncia no pode ser variada pelo simples ajuste de taps, como um resistor.

Figura 2.14 Partida com resistor ou reator primrio.



20

Figura 2.15 Conjugado x velocidade para partida com resistor ou reator primrio

2.6.8 Partida eletrnica (Soft-Starter)Soft-Starter um dispositivo eletrnico composto de pontes tiristorizadas (SCRs) na configurao antiparalelo acionadas por uma placa eletrnica, a fim de controlar a corrente de partida de motores de corrente alternada trifsica. Seu uso comum em bombas centrfugas, ventiladores, e motores de elevada potncia cuja aplicao no exija a variao de velocidade. A soft-stater controla a tenso sobre o motor atravs do circuito de potncia, constitudo por seis SCRs, variando o ngulo de disparo dos mesmos e, conseqentemente, variando a tenso eficaz aplicada ao motor. Assim, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave", de forma a no provocar quedas de tenso eltrica bruscas na rede de alimentao, como ocorre em partidas diretas.

No final do perodo de partida, ajustvel, geralmente, entre 2 e 30 segundos, a tenso atinge seu valor pleno aps uma acelerao suave ou uma rampa ascendente. Costumam funcionar com a tecnologia chamada by-pass, a qual, aps o motor partir e receber toda a tenso da rede, liga-se um contator que substitui os mdulos de tiristores, evitando sobreaquecimento dos mesmos.

2.7 Comparao entre alguns mtodos de partida

Caractersticas bsicasMtodosde

partidaOperaes

Corrente de

partida

Conjugadode

partida Vantagens Limitaes

Partida diretaLiga-se diretamente a rede (usar contatores)

100% 100%

- Baixo custo- Elevado conjugado de partida- Larga aplicao- Mnima manuteno

- Alta corrente de partida

Estrela-tringulo

Parte-se em estrela em seguida comuta-se para tringulo

25 33% 25 33%- Mdio custo- Baixa corrente de partida- Elevado No de manobras

- Baixo conjugado de partida- Necessidade de 6 terminais- Deve atingir 85% da rotao nominal na ligao estrela

Srie paralela

Parte-se em srie comutando para paralelo (chave srie-paralelo)

25% 25%

- Mdio custo- Baixa corrente de partida- Elevado No de manobras

- Baixo conjugado de partida- Necessidade de 9 terminais- Deve atingir 85% da rotao nominal

Auto transformador

(chave compensadora)

Reduz a tenso aplicada ao motor. TAP:

50%65%80%

40%55%77%

15%30%54%

- Partida com carga- Regulagem do conjugado de partida- Larga aplicao- Baixa exigncia do motor

- Custo elevado- Freqentes de manobras

Bobinamento dividido

Parte-se com apenas parte do bobinamento, ligando-o totalmente em seguida

70 80%

50 60%(Conjugado

mnimo 35% do conjugado de plena

carga)

- Baixo custo- Mdio conjugado de partida- Baixa manuteno

- Ruim para partidas freqentes- Requer bobinamento especial- Baixo conjugado mnimo- Partidas a vazio

Soft starter

Partida suave atravs de controle eletrnico de tenso e comutao by-pass ops atingir a tenso plena.

at 20%

Alta flexibilidade na adaptao dos

parmetros do motor s condies de partida da

mquina

- Partida e parada suave- Corrente de partida reduzida- Intervalo de manuteno mais longo- Maior vida til do acionamento- Deteco, indicao e desarme contra falhas em geral- Pode ser interligado ao microcomputador.

- Custo elevado

Nota: Para usar os mtodos de partida citados acima, o motor deve ter alto conjugado de partida, sendo capaz de acelerar a inrcia da carga com o conjugado reduzido. Os motores Kcel preenchem este requisito, atendendo a maioria dos casos encontrados.



21

3. Caractersticas ambientais

Os motores de induo devem ser especificados considerando as condies ambientais a que esto sujeitos. Essas condies so especificadas pela norma da ABNT NBR-7094. O uso prolongado de motores em condies de funcionamento diferentes das especificadas pode acarretar riscos como, sobreaquecimento, falhas mecnicas, deteriorao anormal do sistema de isolao, fogo, exploso e etc.

3.1 Temperatura ambienteDe acordo com a norma ABNT NBR-7094 o motor deve funcionar normalmente quando a temperatura ambiente se situar entre 0 e 40C . Fora dessa faixa de temperatura, no ser considerada condio normal para funcionamento, podendo ocorrer danos ao motor, assim como reduo na sua potncia nominal.

3.1.1 Cuidados necessrios para funcionamento comtemperatura acima de 40C ou abaixo de 0C.

Motores que trabalham em temperaturas superiores a 40o C. Graxas especiais (alto ponto de ebulio) Rolamentos especiais (folga maior) Materiais isolantes especiais (resistente a temperaturas mais altas). Reduo da potncia nominal do motor.Motores que trabalham em temperaturas abaixo de 0oC. Graxas especiais (anti-congelamento) Drenos (devida excessiva condensao) Resistncia de aquecimento (caso motor fique longos perodos parado)

3.2 AltitudeDe acordo com a norma da ABNT NBR-7094 o motor deve funcionar normalmente para altitude de at 1000 metros acima do nvel do mar. O funcionamento de motores em altitudes superiores a 1000 metros apresenta problemas de aquecimento causado pela rarefao do ar e, conseqentemente, reduo de sua capacidade de arrefecimento.

3.2.1 Cuidados necessrios para funcionamento em altitudes superiores a 1000m Materiais isolantes de classe superior (resistente a temperatura mais alta). Motores com fator de servio maior que 1,0 podem ser instalados a altitudes maiores que 1000 metros, desde que a carga exija apenas a potncia nominal e que a temperatura ambiente seja de no mximo 40C. A cada 100m de altitude acima de 1000m, o limite de elevao de temperatura para a classe de isolamento deveser reduzido em 1%. Ver norma ABNT NBR-7094.

3.3 Potncia til do motor nas diversas condies de temperatura e altitudeAssociando os efeitos da variao da temperatura e da altitude, um novo valor de potncia nominal pode ser obtido multiplicando-se a potncia til pelo fator de multiplicao obtido na tabela 3.1.

Altitude (m)T(C) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400010 1,16 1,13 1,11 1,08 1,04 1,01 0,9715 1,13 1,11 1,08 1,05 1,02 0,98 0,9420 1,11 1,08 1,06 1,03 1,00 0,95 0,9125 1,08 1,06 1,03 1,00 0,95 0,93 0,8930 1,06 1,03 1,00 0,96 0,92 0,90 0,8635 1,03 1,00 0,95 0,93 0,90 0,88 0,8440 1,00 0,97 0,94 0,90 0,86 0,82 0,8045 0,95 0,92 0,90 0,88 0,85 0,82 0,7850 0,92 0,90 0,87 0,85 0,82 0,80 0,7755 0,88 0,85 0,83 0,81 0,78 0,76 0,7360 0,83 0,82 0,80 0,77 0,75 0,73 0,70

Tabela 3.1 Fator de multiplicao da potncia til em funo da temperatura e da altitude.

3.4 reas agressivasDeterminadas aplicaes de motores exigem que eles estejam sujeitos a reas cujo ambiente contm agentes qumicos, ps, poeiras, umidade, partculas abrasivas, etc. A aplicao de motores nestas reas exigem uma determinada adequao do motor de forma a suportar tais ambientes sem danos ao motor, nem riscos como exploso e fogo. Podemos subdividir as reas agressivas em :

reas mecanicamente agressivasSo reas com presena de ps ou poeiras que provocam abraso em partes dos equipamentos instalados ou diminuio do sistema de ventilao. Como exemplo de reas mecanicamente agressivas destacam-se: reas de beneficiamento de soja, trigo, caf, arroz, etc. reas de siderurgia e metalurgia com presena de cavacos e/ou partculas metlicas. reas de minerao com presena de poeira abrasiva ou ps de fina granulao. reas com presena de lquidos por caractersticas do processo ou lavagem sistemtica dos equipamentos.

reas quimicamente agressivas So reas com presena de gases, vapores ou lquidos que possam atacar as superfcies ou partes do motor e comprometer o sistema de isolamento e lubrificao dos mancais. Como exemplo de reas quimicamente agressivas destacam-se: reas a bordo de embarcaes martimas reas de processamento de bebidas como vinagre, leite, cerveja, etc. reas de tratamento de esgotos sanitrios reas para processamento de substncias qumicas (solventes, volteis, corrosivas, etc).

reas mecnica e quimicamente agressivasSo reas onde a agressividade mecnica e qumica aparecem simultaneamente, destacando-se: reas de tratamento de esgotos sanitrios, onde alm da urina (agressividade qumica) pode acontecer a obstruo da ventilao por detritos slidos (agressividade mecnica). reas de processamento de adubos onde alm do p e poeira (agressividade mecnica) h a presena de corroso das partes metlicas pelos componentes dos fertilizantes (agressividade qumica).


Kcel Motores e Fios Ltda.22

3.5 reas perigosasSo reas com presena certa ou provvel, contnua ou intermitente de substncias que podem levar a uma exploso ou incndio como vapores, poeiras ou fibras inflamveis. Nessas reas necessrio que se adotem medidas de segurana de modo a evitar a ignio dessa atmosfera explosiva.Entre os fenmenos capazes de desencadear a exploso podemos destacar: Fascas eltricas, quando de um curto-circuito. Centelhas provocadas pelo atrito de partes mveis (ventiladores, comutadores, etc). Pontos do motor operando em temperaturas tais que seja atingido o ponto de fulgor da mistura presente.

Ao analisarmos as reas perigosas necessrio entendermos alguns termos utilizados como:

Ponto de fulgor - a temperatura mnima na qual um lquido inflamvel temperatura de ignio, em condies normais de presso, comea a mudar de estado (vaporizar).

Temperatura de ignio - Temperatura mnima na qual ocorre a ignio espontnea da mistura, resultando em queima ou exploso.

Limite inferior de explosividade - a concentrao mnima de uma mistura acima da qual pode ocorrer a ignio.

3.5.1 Classificao das reas perigosasSo estabelecidas atravs de trs parmetros:

Classe: Associado a natureza da mistura presente.Grupo: Associado a composio da mistura presente e ao ambiente onde o equipamento ser instalado.Zona: Associado a continuidade da mistura presente e probabilidade de ocorrncia da atmosfera inflamvel..3.5.1.1 Classe da reaClasse 1: Misturas compostas de gases e/ou vapores inflamveisClasse 2: Misturas compostas de ps e/ou poeiras inflamveisClasse 3: Misturas compostas de fibras e/ou partculas flutuantes inflamveis.

3.5.1.2 Grupo de rea e temperaturas de ignio

Grupo I: Instalaes em minas.Grupo II: instalaes em indstrias de superfcie (subdividido em grupos IIA, IIB e IIC).A subdiviso do grupo II determinada conforme as caractersticas de similaridade do ponto de vista de comportamento durante um processo de exploso das substncias envolvidas

Substncias tpicas do grupo I Metano (Minas): 595C

Substncias tpicas do grupo IIA Acetona: 533C Decano: 205C Metano industrial:; 425C Benzeno: 560C Acetato de etila: 460C Xileno: 464C Metanol: 455C Ciclohexano: 260C Butano: 365C Etil/Metil/Cetona: 505C

Hexano: 230C Acetato de metila: 475C Amonaco: 630C Acetato N-propilico: 500C Monxido de carbono: 605C Acetato de N-butila: 420C Pentano: 285C Acetato de amila: 375C Heptano: 215C Butanol: 340C Iso-octano: 220C Nitrato de etila: 90C

Substncias tpicas do grupo IIB Etileno: 425C xido etileno: 440C Butadieno 1.3: 425C Gs de forno de coque: 560C ter dietilico: 170C

Substncias tpicas do grupo IIC Hidrognio: 560C IIB + Hidrognio: 560C Dissulfeto de carbono: 100C IIB + Etilnitrato: 100C Acetileno: 305C IIB + Acetileno: 305C Etilnitrato: 90C IIB + Sulfeto de carbono: 90C

3.5.1.3 Zona de reaZona 0: a rea onde apresenta continuamente a presena de mistura inflamvel e/ou explosiva, ou existe por longos perodos.Zona 1: reas onde a probabilidade de ocorrncia de mistura inflamvel e/ou explosiva est associada operao normal do equipamento e do processo. A atmosfera explosiva est freqentemente presente.Zona 2: reas onde a presena de mistura inflamvel e/ou explosiva no provvel de ocorrer, e se ocorrer, por poucos perodos. Est associada operao anormal do equipamento e do processo, perdas ou uso negligente. A atmosfera explosiva pode acidentalmente estar presente

3.5.2 Classes de temperaturaA classe de temperatura mxima de superfcie para equipamentos eltricos deve ser sempre menor que a temperatura de ignio do gs ou vapor, representado por smbolos como monstra a tabela 3.2

ABNT/IEC NEC Limite de temperatura (C)T1 T1 450T2 T2 300

280 T2 T2-A 280260 T2 T2-B 260230 T2 T2-C 230215 T2 T2-D 215

T3 T3 200180 T3 T3-A 180165 T3 T3-B 165160 T3 T3-C 160

T4 T4 135120 T4 T4-A 120

T5 T5 100T6 T6 85

Tabela 3.2 Classes de temperatura conforme as temperaturas de ignio


Kcel Motores e Fios Ltda.23

3.5.3 Seqncia para definio da classificao de reasRealizar estudo de Classificao de reas para determinao do tipo de equipamento pertinente a rea onde este ser instalado. Este estudo demanda clculos de disperso de produtos inflamveis e ventilao da rea.A seqncia abaixo demonstra uma forma de se proceder para classificar a rea e escolher corretamente o tipo de motor adequado para o local.

3.5.4 Equipamentos para atmosferas explosivasAs letras (Ex) correspondem ao smbolo utilizado para designar que o equipamento apropriado para uso em atmosferas explosivas. O tipo de proteo identificado por uma letra minscula como mostra a tabela 3.3

Simbologia ABNT\IEC

Tipo de proteo

Definio rea de aplicao

Ex eSegurana aumentada

Equipamentos onde a possibilidade de faiscamento ou

superaquecimento em condies normais de operao reduzida.

Zonas1 e 2

Ex iSegurana intrnseca

Equipamentos em que a ocorrncia de fascas ou aquecimentos so de tal ordem que no

possuem potncia suficiente para

deflagrar a mistura explosiva.

Zonas0

1 e 2

Ex d

A prova de exploso

( prova de chama)

invlucro capaz de confinar uma exploso

que ocorra em seu interior.

Zonas1 e 2

Ex nNo

acendvel

Dispositivo ou circuitos que apenas em

condies normais de operao, no

possuem energia suficiente para inflamar a atmosfera explosiva.

Zona 2

Ex hInvlucro hermtico

Invlucro com fechamento hermtico (por fuso do material).

Zona 2

Tabela 3.3 Equipamentos para reas explosivas

- Prova de Exploso (Ex-d)- Segurana Aumentada (Ex-e)- Proteo Combinada (Ex-de)- Equipamentos Eltricos Imersos em leo (Ex-o)- Equipamentos Pressurizados (Ex-p)- Equipamentos Imersos em Areia (Ex-q)- Equipamento Eltrico Encapsulado (Ex-m)- Equipamentos e Dispositivos de Segurana Intrnseca (Ex-ia ou ib)- Equipamento Eltrico No Acendvel (Ex-n)- Proteo Especial (Ex-s)

3.6 Graus de proteoA norma da ABNT NBR 9884 especifica os graus de proteo para equipamentos eltricos, proporcionados pelos invlucros, da seguinte forma:

IP X X

Letras caractersticasPrimeiro algarismoSegundo algarismo

Primeiro algarismo

Proteo contra contato de pes

manual de motores elétricos kcel

Documents