motor cc

v12-05_0Acionamentos e Motores Elétricos

Treinamento Técnico Básico

MOTORES CC

SIEMENS

Automação e Controle

Acionamentos e Acionamentos e MotoresMotores

Abril 2005v12-05_0

Drive TechnologyTreinamento Técnico – Motores CC Eng. Flavio Honda

Agenda

• Mercado atual de Acionamentos CC

• Conceitos teóricos de Motores CC

• Como especificar um motor CC SIEMENS

• Como especificar um conversor CA/CC

• Como converter um acionamento CC em CA

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Mercado atual de Acionamentos CC

• Motor CC motor ou gerador

• O desenvolvimento das técnicas de controle CA, tem favorecido a substituição de motores CC por inversores de freqüência+motor de indução, onde a viabilidade econômica se justifica.

• Acionamentos de corrente contínua têm se tornado um negócio de nicho, e hoje continuam atrativos em:

• Modernização de acionamentos antigos onde o motor CC existente é mantido.

• Re-potencialização de máquina onde aumenta-se o tamanho do motor e o conversor existente é mantido (quando possível).

Retificadores de potência

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Mercado atual de Acionamentos CC

• Máquinas nas quais, comprovadamente, os acionamentos CC apresentam melhor performance e custo.

• O usuário não abre mão da técnica CC.

• Aplicações atuais em que são utilizados os acionamentos CC:

• Máquinas de papel

• Bobinadeiras/desbobinadeiras

• Laminadores

• Extrusoras

• Prensas

• Elevadores

• Movimentação de carga

• Elevação de carga

• Moinhos de rolos

• Indústria de borracha

• Mesa de testes de motores

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Vantagens e desvantagens dos motores CC

VANTAGENS:

• Operação em 4 quadrantes com custos relativamente mais baixos

• Ciclo contínuo mesmo em baixas rotações

• Alto torque na partida e em baixas rotações

• Ampla variação de velocidade

• Facilidade em controlar a velocidade

• Os conversores CA/CC requerem menos espaço

• Confiabilidade

• Flexibilidade (vários tipos de excitação)

• Relativa simplicidade dos modernos conversores CA/CC

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Vantagens e desvantagens dos motores CC

DESVANTAGENS:

• Os motores de corrente contínua são maiores e mais caros que os motores de indução, para uma mesma potência

• Maior necessidade de manutenção (devido aos comutadores)

• Arcos e faíscas devido à comutação de corrente por elemento mecânico (não pode ser aplicado em ambientes perigosos)

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Princípio de Funcionamento

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Estruturas magnéticas

O motor CC possui de duas estruturas magnéticas principais:

• Estator (enrolamento de campo)

• Rotor (enrolamento de armadura)

Motor CC de 2 pólos

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Estruturas magnéticas do estator

Além das duas estruturas magnéticas principais, os motores CC possuem:

• Enrolamentos de interpólo, de menor tamanho, que induzem uma FEM com o objetivo de anular as correntes de curto-circuito produzidas durante a comutação. Porém, essas espiras enfraquecem o fluxo do estator (“reação magnética do rotor”).

• Enrolamentos de compensação, necessário apenas nos motores de grande porte (Siemens, > 355 mm), são ligados em série com o circuito de armadura e têm o objetivo de eliminar o efeito de “reação magnética do rotor”.

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Interpólo

Slots dos enrolamentos de compensação

Pólo principal

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Estrutura magnética do rotor

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Conjunto COMUTADOR+ESCOVAS

1GG5 13637 kW

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Tipos de Excitação

Tipo Representação CaracterísticasSérie •Bobinas de campo estão em série com o

enrolamento da armadura•Só há fluxo no entreferro da máquina quando a corrente da armadura for diferente de zero (máquina carregada)•Conjugado é função quadrática da corrente, uma vez que o fluxo é praticamente proporcional à corrente de armadura•Conjugado elevado em baixa rotação•Potência constante•Velocidade extremamente elevada quando o motor é descarregado, por isso não se recomenda utilizar transmissões por meio de polias e correias

Paralelo •Velocidade praticamente constante•Velocidade ajustável por variação da tensão de armadura

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Tipos de Excitação

Tipo Representação CaracterísticasIndependente •Motor excitado externamente pelo circuito

de campo•Velocidade praticamente constante•Velocidade ajustável por variação da tensão de armadura e também por enfraquecimento de campo•São os motores mais aplicados com conversores CA/CC na indústria•Aplicações mais comuns: máquinas de papel, laminadores, extrusoras, fornos de cimento, etc.

Composta •Enrolamento de campo independente•Apresenta um fluxo mínimo mesmo com o motor em vazio.

Os motores CC de catálogo da SIEMENS possuem excitação independente.

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Controle de velocidade nos motores CC

aUkn 1

Até a rotação nominal¹, o controle de velocidade é feito através da variação da

tensão de armadura, mantendo-se o fluxo constante.

Em regime permanente, o motor CC opera com corrente de armadura

essencialmente constante, que é determinado pela carga no eixo. Dessa

forma, até a rotação nominal, o motor pode operar com torque constante

em qualquer rotação de regime desejada.

Acima da rotação nominal, o controle de velocidade é feito através da variação do

fluxo, mantendo-se a tensão de armadura constante. Por isso é chamada de zona

de enfraquecimento de campo.

Controle de velocidade nos motores CC:

¹A rotação nominal de um motor CC é definida através da corrente de armadura nominal e pelos aspectos térmicos do dimensionamento do motor

aIkC 3

(4)

(5)n

IUkC aa

Acima da rotação nominal,

conjugado e rotação mantém

uma relação hiperbólica.

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Controle de velocidade nos motores CC

Máxima rotação com potência constante

Limite mecânico do motor

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Como especificar um motor CC SIEMENS

Informações necessárias:

• Tipo de refrigeração do motor

• Grau de proteção

• Forma construtiva

• Tensão de alimentação do conversor

• Quadrantes de operação

• Potência nominal/Conjugado requerido

• Rotação nominal

• Rotação máxima

• Aplicação/Tipo de máquina

• Tipo de acoplamento (direto, polia/correia)

• Altitude da instalação

• Temperatura ambiente do local de operação

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• Sensor de velocidade/posição

• Sensor de temperatura

• Outros sensores (tamanho de escovas, fluxo de ar, etc)

• Corrente de armadura [p/ acionamento existente]

• Tensão de campo [p/ acionamento existente]

• Corrente de campo [p/ acionamento existente]