Potência de Acionamento (Escolha do Motor Elétrico)

1 - Generalidades do Motor É a máquina que tem a função de transformar energia elétrica em

energia mecânica. Em geral, usa o princípio de atração entre dois campos magnéticos: um campo magnético girante, gerado pela corrente alternada ligada às bobinas do estator e outro campo magnético induzido, gerado nas espiras do rotor. O campo magnético girante induz o campo magnético nas espiras do rotor. Por atração dos campos magnéticos, o rotor entra em movimento giratório no mesmo sentido do campo girante do estator. 1.1 Motores de Corrente Alternada (AC): a) Indução Monofásico

Utilizados em: ■ Potências de até 1 CV; ■ Exige dispositivo de partida (capacitores, enrolamento de partida, etc.); ■ Conjugado de partida nulo.

b) Indução Trifásico: I. Rotor em gaiola ou em curto-circuito:

■ A velocidade não pode ser controlada (rotação); ■ Baixo conjugado de partida; ■ Utilização em geral.

II. Rotor bobinado ou enrolado ou de anéis:

■ Permite regular a velocidade angular (rotação); ■ Permite regular a corrente de partida; ■ Alto conjugado de partida.

c) Segundo. a ABNT:

■ Motores de Baixo conjugado de partida --> categoria "B" Aplicações: Ventiladores, bombas centrífugas, serras, tornos, furadeiras,

etc. ■ Motores de Alto conjugado de partida --> categoria " C" . Aplicações: Bombas de pistões, compressores, pontes rolantes,

guindastes, talhas, etc. Obs: Todas as máquinas que partem sob carga devem utilizar motores

de alto conjugado de partida.

1.2 Cálculo da Potência do Motor

O motor deverá ter uma potência capaz de efetuar o trabalho desejado e

além disso movimentar o sistema ou máquina. O motor gasta uma parcela de sua potência nominal somente para

movimentar a máquina, e o restante é utilizado para fazer o trabalho com determinada folga. Assim, para calcular a potência do motor de uma máquina é recomendado começar do fim da cadeia cinemática para o começo, levando em consideração o rendimento total do sistema, por exemplo :

1.2.1 Potência de corte ou de trabalho Determinar a potência do motor de uma furadeira de coluna, eixo, porta broca, cone, morse 2.

Nesse caso, o mandril porta broca cone morse número 2, usa brocas até 5/8" . Nessas condições, teremos de calcular a potência de corte para a broca de 5/8" . Tendo-se a potência de corte e o rendimento total da furadeira, podemos calcular a potência do motor.

onde: Nm = potência do motor; Nc = potência de corte ou de trabalho; ηt= rendimento total do sistema ou máquina.

Para furadeiras o momento de torção de furação é tabelado em função do furo da broca e material, conforme gráficos da Figura 1.

Figura 1: momento de torção em função do diâmetro do furo e material a ser usinado

Fonte: (IZILDO, 2000)

A potência de corte é dada por :

onde:

Mt = momento torçor de furação; n = rotação (rpm) em função do diâmetro da broca; Nc = potência de corte (CV).

1.2.2 Determinar a potência do motor para levantamento de Cargas.

onde:

v = velocidade de subida da carga [m/min]

Dt = diâmetro do tambor [mm]

n = rotação do eixo do tambor [rpm]

Nr potência de regime [CV]

Qc = força de tração no cabo [kgf] ;

t = Rendimento total do sistema (centesimal);

Ni = potência de inércia do sistema [CV]

Qt = Carga total de levantamento [kgf]

1,4 = constante, representa a influência das peças em rotação

g = 9,81 - aceleração da gravidade [m/s²]

ta = tempo de arranque [s] 3 a 10 s

270000 = constante;

Nm = potência do motor [CV]

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Exercício 1-Furação Determinar a potência do motor da furadeira de coluna, Figura 2. Capacidade máxima de furação diâmetro 5/8", avanço de 0,15 mm/rotação. Resolução: • Cálculo da Potência do Motor: Rendimentos De acordo com a Figura 2, a cadeia cinemática da furadeira mostra : correia, três pares de engrenagens, um par de mancais.

t = C.(e)³.m —> t = (0,97)5 —> t = 0,86 ou t = 86% Determinação do Mt Avanço s = 0,15 mm/rotação e diâmetro = 16 mm (5/8”) pelo gráfico da Figura 1 temos Mt = 150 kgf.cm vc= 20 m/min (para aço) = (vc = velocidade de corte)

n= 1000 v/(.d) → 1000 20 m/min/(3,14.16 mm)→ n = 398 rpm

Nc=0,83 CV

RESP.: • Adotado Motor: WEG rotor em gaiola (categoria B) - N = 1 CV; U = 220/380

Exercício 2 – Levantamento de cargas Dado o sistema representado na figura, determine a potência do motor. Dados:

c = 0,97 (rendimento da corrente); r = 0,98; (rendimento do par de

rolamentos); e = 0,98 (rendimento do par de engrenagens); cb = 0,97 (rendimento do cabo).

Resolução:

Cálculo da Rotação:

nII=15.1800/75→nII=360 rpm nIII=15.360/75→nIII=72 rpm nIV=16.72/128→nIV=9 rpm ■ Cálculo da Velocidade do Tambor:

■ Rendimento total do sistema composição: quatro pares de rolamentos, dois pares de engrenagens, uma corrente e um cabo de aço.

t = (ηr)4 • (ηe )² • ηc • ηcb → ηt = (0,98)4 (0,98)² • 0,97 • 0,97 ηt = 0,833 ou ηi = 83,3% ■ Cálculo da Potência de regime: o cabo do motor puxa somente a metade da carga; a outra metade, a polia fixa é que puxa.

■ Cálculo da Potência de Inércia.

Cálculo de Nm Nm=11,31+0,15= 11,46 CV Adotado motor:WEG rotor bobinado –categoria C - N=12,5CV