seleção de acionamentos

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  • 7/30/2019 Seleo de acionamentos

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    SEW-EURODRIVE Soluo em Movimento

  • 7/30/2019 Seleo de acionamentos

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    ndice

    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 3

    1 Introduo.......................................................................................................... 6

    2 Acionamentos trifsicos com rotaes fixas................................................. 9

    3 Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia ......................... 26

    4 Servoacionamentos ........................................................................................ 34

    5 Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos ................................. 40

    6 Redutores ........................................................................................................ 47

    7 Frmulas da tecnologia de acionamentos ................................................... 57

    8 Exemplo de clculo - acionamento de sistema de translao..... .............. 66

    9 Exemplo de clculo para acionamento de sistema de elevao................ 93

    10 Ex. de clculo - transportador corrente com conversor de freq. ..... ....... 104

    11 Ex. de clculo - transportador de rolos com conversor de freq. ............. 108

    12 Ex. de clculo - acionamento mesa giratria com conversor de freq. ...... 113

    13 Exemplo de clculo - correia transportadora............................................. 118

    14 Exemplo de clculo - acionamento de sistema biela-manivela................ 123

    15 Exemplo de clculo - acionamento de fuso ............................................... 127

    16 Exemplo de clculo - prtico com servoacionamentos ............................ 132

    17 Apndice e legenda ...................................................................................... 149

    18 Glossrio........................................................................................................ 154

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    4 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    ndice

    1 Introduo.......................................................................................................... 6

    2 Acionamentos trifsicos com rotaes fixas................................................. 9

    2.1 Funcionamento dos motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola. 9

    2.2 Dados nominais do motor assncrono trifsico com rotor de gaiola ....... 112.3 Regimes de servio conforme NBR 7094............................................... 14

    2.4 Rendimento , fator de potncia cos e classe de isolao ................. 15

    2.5 Grau de proteo.................................................................................... 17

    2.6 Proteo do motor ................................................................................. 18

    2.7 Dimensionamento do motor.................................................................... 19

    2.8 Partida e comutao suaves................................................................... 20

    2.9 Motores com freio ................................................................................... 23

    3 Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia ......................... 26

    3.1 Conversores de freqncia..................................................................... 27

    3.2 Motores e motofreios MOVIMOT com conversor de freq. integrado .... 28

    3.3 Operao de motor com conversor de freqncia.................................. 29

    3.4 Elaborao de projetos com conversores de freqncia SEW............... 31

    4 Servoacionamentos ........................................................................................ 34

    4.1 Servomotores.......................................................................................... 35

    4.2 Conversores para acionamentos MOVIDRIVE B ................................. 37

    4.3 Fluxograma para a elaborao de projetos ............................................ 39

    5 Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos ................................. 40

    5.1 Caractersticas........................................................................................ 40

    5.2 Dimensionamento do motovariador........................................................ 41

    6 Redutores ........................................................................................................ 47

    6.1 Redutores padro para motoredutores................................................... 476.2 Dimensionamento de redutores padro com fator de servio ................ 50

    6.3 Redutores para servoacionamentos ....................................................... 53

    6.4 Foras radiais, foras axiais ................................................................... 55

    7 Frmulas da tecnologia de acionamentos ................................................... 57

    7.1 Movimentos bsicos ............................................................................... 57

    7.2 Momento de inrcia ................................................................................ 59

    7.3 Potncia esttica ou dinmica ................................................................ 61

    7.4 Foras de resistncia.............................................................................. 62

    7.5 Torques................................................................................................... 63

    7.6 Potncias ................................................................................................ 63

    7.7 Rendimentos........................................................................................... 63

    7.8 Clculo de fusos ..................................................................................... 647.9 Frmulas especiais................................................................................. 65

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 5

    ndice

    8 Exemplo de clculo - acionamento de sistema de translao ................... 66

    8.1 Clculo de motor..................................................................................... 67

    8.2 Dimensionamento do redutor.................................................................. 74

    8.3 Acionamento para sistema de translao com 2 velocidades ................ 76

    8.4 Acionamento para sistema de translao com conversor de freqncia 82

    9 Exemplo de clculo para acionamento de sistema de elevao................ 93

    9.1 Motor com plos comutveis .................................................................. 94

    9.2 Motor com conversor de freqncia ....................................................... 98

    10 Ex. de clculo - transportador corrente com conversor de freqncia... 104

    10.1 Clculo do motor................................................................................... 105

    10.2 Dimensionamento do redutor................................................................ 107

    11 Ex. de clculo - transportador de rolos com conversor de freqncia ... 108

    11.1 Clculo do motor................................................................................... 109

    12 Ex. de clculo - acionamento de mesa giratria com conversor freq. .... 11312.1 Clculo do motor................................................................................... 114

    12.2 Dimensionamento do redutor................................................................ 117

    13 Exemplo de clculo - correia transportadora............................................. 118

    13.1 Clculo do motor................................................................................... 120

    13.2 Dimensionamento do redutor e do variador.......................................... 122

    14 Exemplo de clculo - acionamento de sistema biela-manivela................ 123

    14.1 Clculo do motor................................................................................... 125

    15 Exemplo de clculo - acionamento de fuso ............................................... 127

    15.1 Clculo.................................................................................................. 128

    15.2 Verificao do clculo ........................................................................... 129

    16 Exemplo de clculo - prtico com servoacionamentos ............................ 132

    16.1 Otimizao dos diagramas velocidade/tempo ...................................... 133

    16.2 Clculo de potncia .............................................................................. 135

    16.3 Dimensionamento do redutor................................................................ 137

    16.4 Escolha do motor .................................................................................. 140

    16.5 Escolha da unidade eletrnica para acionamentos .............................. 144

    17 Apndice e legenda ...................................................................................... 149

    17.1 Apndice ............................................................................................... 149

    17.2 Legenda ................................................................................................ 151

    18 Glossrio........................................................................................................ 154

    Ref.: Seleo de acionamentos - Manual

    Edio 09/2005 (1052 3801/BP)

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    6 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Introduo

    1 Introduo

    Introduo A SEW-EURODRIVE a empresa lder mundial em acionamentos eltricos. A presen-

    a mundial da SEW-EURODRIVE, a extensa faixa de produtos e o amplo espectro deservios significa que a SEW parceira ideal para os fabricantes de mquinas e plantasnovas, com sistemas para acionamento das aplicaes mais exigentes.

    A SEW-EURODRIVE possui muitos anos de experincia na rea de engenharia de aci-onamentos, fornecendo solues para todas as aplicaes, graas a um verstil siste-ma modular composto de redutores, variadores, motores, assim como conversores defreqncia e servomotores.

    A matriz do grupo est localizada em Bruchsal, Alemanha. Os componentes para o sis-tema modular de acionamento da SEW-EURODRIVE so fabricados com os mais altospadres de qualidade nas fbricas da Alemanha, Frana, Finlndia, EUA, Brasil e Chi-na. Estes componentes so utilizados nas montadoras em mais de 30 pases industri-alizados em todo o mundo. As montadoras oferecem proximidade aos clientes e parti-

    cularmente curtos prazos de entrega em acionamentos individuais com um alto padrode qualidade. Os servios de vendas, consultoria tcnica, assistncia tcnica e peasde reposio da SEW-EURODRIVE so encontrados em mais de 50 pases em todo omundo.

    A linha de

    produtos

    Motoredutores, redutores e motores

    Redutores/motoredutores de engrenagens helicoidaisRedutores/motoredutores de eixos paralelosRedutores/motoredutores de engrenagens cnicasRedutores/motoredutores de rosca sem fim

    Motoredutores angulares SpiroplanMotoredutores PlanetriosRedutores IndustriaisRedutores/motoredutores com baixa folga angularMotores de alto rendimentoMotores com freioAcionamentos para monovias eletrificadas (trolley)Motoredutores com motores giromagnetoMotoredutores com motores de dupla polaridadeMotoredutores asspticos

    Acionamentos controlados eletronicamente

    Conversores de freqncia MOVITRAC

    Conversores de freqncia MOVIDRIVE

    Opcionais tecnolgicos e de comunicao para os conversoresMotores assncronos CA e motoredutores CAServomotores assncronos e sncronos e servomotoredutoresMotores com freio e motoredutoresMotores lineares assncronos e sncronos

    Componentes para instalao descentralizada

    Motoredutores MOVIMOT com conversor de freqncia integrado Motoredutores MOVI-SWITCH com dispositivo de comutao e proteo inte-

    gradosDistribuidores de campo, interfaces fieldbus

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 7

    1Introduo

    Variadores mecnicos de velocidade

    VARIBLOC motoredutor com variador de velocidade por correia "V" VARIFRIC motoredutor com variador de velocidade por disco de frico

    Acionamentos prova de exploso

    Servios

    Consultoria TcnicaDesenvolvimento de programas de aplicaoSeminrios e treinamentosAmpla documentao tcnicaServio ao cliente

    Rotao fixa

    ou varivel

    Se forem exigidas uma ou duas rotaes, poder ser aplicado um motoredutor trifsicode velocidade constante ou de plos comutveis, ligado rede. Para mais de dois est-gios de rotao ou para variao contnua da rotao, so aplicados acionamentos con-trolados eletronicamente com MOVITRAC LT, MOVITRAC B, MOVIDRIVE ou MO-VIMOT. Para pequenas faixas de variao at 1:8 tambm so utilizados variadoresmecnicos VARIBLOC ou VARIFRIC.

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    8 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Introduo

    Controle Os acionamentos podem ser conectados em circuito de controle eletrnico. As vanta-gens desses acionamentos so por exemplo, alto torque de partida, um desempenhoespecial de acelerao e desacelerao, proteo contra sobrecarga por limitao detorque e de corrente, operao em um ou quatro quadrantes, etc. Alm disso, os acio-

    namentos controlados eletronicamente com MOVITRAC ou MOVIDRIVE podem fun-cionar em operao sincronizada, posicionamento ou tambm ser includos atravs dacomunicao fieldbus e controle de fluxo integrado em sistemas de automao.

    Condies

    de trabalho

    Motores assncronos trifsicos e servomotores com ou sem redutor, devido ao seu de-sign simples e robusto e ao seu alto grau de proteo, so acionamentos seguros, comconfiabilidade de servio, mesmo sob as mais severas condies de operao. Em to-dos os casos, o perfeito conhecimento e a observao das condies de servio sodecisivos para o sucesso.

    Manuteno Os motores assncronos trifsicos e os servomotores podem trabalhar por anos em per-

    feitas condies de funcionamento, sem necessidade de manuteno. A manutenodos redutores se limita a uma verificao regular do nvel e da condio do leo, assimcomo s trocas do leo, conforme especificao. Deve ser observado o tipo de leoaprovado pela SEW e o volume de abastecimento correto. Peas de desgaste e de re-posio para acionamentos SEW esto disponveis para pronta entrega, na maioria dospases.

    Elaborao

    de projetos

    Com a grande variedade de seqncias de movimentos, aparentemente todos os casosde acionamento so distintos. Entretanto, os casos de acionamento podem ser reduzi-dos a trs solues padro:

    movimento linear na horizontal

    movimento linear na vertical movimento rotativo

    Primeiramente so anotados dados de carga como massas, momentos de inrcia dasmassas, velocidades, foras, nmero de partidas, perodos de trabalho, geometria dasrodas e dos eixos. Com esses dados calculada a potncia exigida sob consideraodos rendimentos e determinada a rotao de sada. Com esses resultados deter-minado o motoredutor do respectivo catlogo SEW, sob observao das condies in-dividuais de operao. Para a escolha do tipo do motoredutor valem os critrios abaixorelacionados. Uma vez que as caractersticas operacionais dos diversos motoredutoresdivergem entre si, nos prximos captulos essas caractersticas sero apresentadasdistintamente.

    feita a seguinte sub-diviso:

    Acionamentos trifsicos com uma ou mais rotaes fixas Acionamentos trifsicos com conversor de freqncia Servoacionamentos Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos Tipos de redutores

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 9

    2Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    2 Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Informaes detalhadas sobre motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola DR/

    DZ/DX so encontradas no catlogo de "Motoredutores".

    2.1 Funcionamento dos motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola

    Devido ao seu design simples, alta confiabilidade de servio, manuteno reduzida epreo vantajoso, o motor assncrono trifsico com rotor de gaiola o motor eltrico maisutilizado atualmente nas indstrias.

    Desempenho

    na acelerao

    O desempenho na acelerao descrito pela curva caracterstica torque x rotao. De-vido resistncia rotrica em funo da rotao no motor assncrono trifsico com rotorde gaiola, apresentam valores para o torque durante a acelerao, em funo da rota-o (escorregamento).

    Motores com plos

    comutveis

    Na Fig. 2 so mostradas as curvas caractersticas de torque x rotao de um motor complos comutveis, com as caractersticas tpicas. Motoredutores com plos comutveisso acionamentos com rotao varivel mais econmicos, aplicados frequentementeem sistemas de translao ou elevao. Com isso, a alta rotao serve como comuta-o rpida, enquanto a baixa rotao utilizada para posicionamento.

    00624AXXFig. 1: Motor assncrono trifsico com rotor de gaiola

    Tabela 1: Motores com plos comutveis frequentemente aplicados

    Nmero de plos Rotao sncrona (rpm a 60 Hz) Ligao

    4/2 1800/3600 / (Dahlander)

    8/2 900/3600 / (bobinagem independente)

    6/4 1200/1800 / (bobinagem independente)

    8/4 900/1800 / (Dahlander)

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    10 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Ponto

    operacional

    O motor segue a cada acelerao essa curva caracterstica de torque at o seu pontooperacional estvel, onde se cruzam as curvas caractersticas da carga e do motor, res-pectivamente. O ponto operacional estvel atingido, quando o momento de carga inferior ao torque de partida ou ao torque mnimo.

    Torque de comu-

    tao nos moto-

    res com plos

    comutveis

    Na comutao do motor da bobinagem de 2 plos para 8 plos, o motor funciona tem-porariamente como gerador, devido rotao supersncrona. Pela transformao daenergia cintica em energia eltrica, a desacelerao da alta para a baixa rotao, realizada com poucas perdas e sem desgaste. O torque mdio de comutao dis-ponvel para a desacelerao :

    O torque mdio de comutao MU a diferena mdia entre as curvas caractersticaspara operao com 2 plos e com 8 plos respectivamente, na faixa entre a rotao no-minal com 8 plos e com 2 plos, respectivamente (faixa sombreada).

    Unidades para

    comutao suave

    Para a reduo do torque mdio de comutao esto disponveis unidades eletrnicaspara comutao suave, srie WPU.

    MU = Torque mdio de comutaoMA1 = Torque mdio de partida para o enrolamento na baixa rotao

    ,

    00625BXXFig. 2: Curvas caractersticas para motor trifsico com

    plos comutveis

    MA1 = Torque de partida com 8 plosMA2 = Torque de partida com 2 plosMS = Torque mnimoMK = Torque mximoMN = Torque nominalML = Momento de carga

    [1] = Operao do motor[2] = Operao com frenagens regenerativas[3] = Ponto operacional estvel2P = com 2 plos8P = com 8 plos

    1

    2

    rpm

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 11

    2Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    2.2 Dados nominais do motor assncrono trifsico com rotor de gaiola

    Os dados especficos de um motor assncrono trifsico com rotor de gaiola so:

    Tamanho construtivo

    Potncia nominal

    Regime de servio

    Rotao nominal

    Corrente nominal

    Tenso nominal

    cos Rendimento %

    Grau de proteo

    Classe de isolao

    Esses dados, eventualmente mais alguns, constam na plaqueta do motor. Essas indi-caes de plaqueta, conforme NBR 7094 / ABNT, se referem a uma temperatura am-biente de 40 C e a uma altitude do local de instalao de no mximo 1000 m acima donvel do mar.

    Nmero de plos Os motoredutores assncronos trifsicos com rotor de gaiola com uma rotao fixa, ge-ralmente so executados com 4 plos, uma vez que motores com 2 plos favorecem a

    formao de elevados rudos e tambm reduzem a vida til do redutor. Os motores commaior nmero de plos da mesma potncia (6 plos, 8 plos, etc.) exigem uma carcaamaior e so menos econmicos, devido ao rendimento menor e cos menos favorvel,alm de serem mais caros.

    Na tabela abaixo podem ser obtidas as rotaes sncronas a diversas polaridades a50 Hz e a 60 Hz.

    03214AXX

    Fig. 3: Plaqueta do motor

    Tabela 2: Rotaes sncronas nS a 50 Hz e a 60 Hz

    Nmero de plos 2 4 6 8 12 16 24

    nS (rpm a 50 Hz) 3000 1500 1000 750 500 375 250

    nS

    (rpm a 60 Hz) 3600 1800 1200 900 600 450 300

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    12 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Escorregamento A rotao nominal do motor nN potncia nominal na operao motora sempre infe-rior rotao sncrona nS. A diferena entre a rotao sncrona e a rotao efetiva oescorregamento, definido como:

    Para pequenos acionamentos, por exemplo, potncia nominal de 0,25 kW, o escorre-gamento de aproximadamente 10 %, e para acionamentos maiores, por exemplo,potncia nominal de 15 kW, o escorregamento de aproximadamente 3 %.

    Reduo da

    potncia

    A potncia nominal PN de um motor depende da temperatura ambiente e da altitude dolocal de instalao. A potncia nominal indicada na plaqueta vale para uma temperaturaambiente de at 40 C e para uma altitude mxima do local de instalao de 1000 macima do nvel do mar. Caso a temperatura ou a altitude sejam superiores a estes va-lores, a potncia nominal dever ser reduzida de acordo com a seguinte frmula:

    S = Escorregamento [%]nS = Rotao sncrona [rpm]nN = Rotao nominal [rpm]

    PN1= Potncia nominal reduzida [kW]PN = Potncia nominal [kW]fT = Fator para reduo devido a temperatura ambientefH = Fator para reduo devido a altitude do local de instalao

    00627CXXFig. 4: Reduo da potncia em funo da temperatura ambiente [1] e da altitude [2]

    30 40 50 60 C 1000 2000 3000 4000 m

    0.7

    0.8

    0.9

    1.0

    fT

    0.7

    0.8

    0.9

    1.0

    fH

    [1] [2]

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 13

    2Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Tolerncias Conforme norma ABNT NBR 7094 edio 2000 para motores eltricos, so admissveisas seguintes tolerncias para a tenso nominal. Essas tolerncias so vlidas tambm,se em vez de um valor definido para a tenso nominal estiver indicada uma faixa detenso nominal.

    Tolerncia A A tolerncia A descreve a faixa admissvel, na qual a freqncia e a tenso podem des-viar do respectivo ponto nominal. O grfico a seguir descreve esta faixa. O centro dascoordenadas designado com "0" marca sempre o ponto para freqncia e tenso nomi-nais, respectivamente.

    Subtenso / Subdi-

    mensionamento

    Os valores de catlogo como potncia, torque e rotao, no podem ser observados,quando submetidos subtenso ou subdimensionamento dos cabos de alimentaodos motores. Isso vale particularmente na operao de partida do motor, onde a cor-rente de partida equivale a um mltiplo da corrente nominal.

    Tenso e freqncia Tolerncia A

    Rendimento 0,851 > 0,851

    -0,15 (1-)-0,20 (1-)

    Fator de potncia cos

    Escorregamento PN < 1 kWPN 1 kW

    30%20%

    Corrente de partida IP (com rotor bloqueado) +20%

    Torque de partida CP (com rotor bloqueado) -15%

    Torque mximo CK -10%

    Momento de inrcia Jmot 10%

    -

    1 - cos

    6

    03210AXXFig. 5: Faixa da Tolerncia A

    f [%]

    V [%]

    0 +2-2

    +5

    +3

    -3

    -5

    A

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    14 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    2.3 Regimes de servio conforme NBR 7094

    A potncia nominal est sempre relacionada a um regime de funcionamento e a um fa-tor de durao do ciclo.

    S1 Funcionamento carga constante, com durao suficiente para que o equilbrio trmicoseja atingido.

    S2 Funcionamento carga constante durante um tempo determinado, inferior ao neces-srio para atingir o equilbrio trmico, seguido por um perodo de repouso de duraosuficiente para o motor ter recuperado a temperatura ambiente.

    S3 Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um perodo de funciona-mento carga constante e um perodo de repouso. Neste regime o ciclo tal que a cor-rente de partida no afeta significativamente a elevao de temperatura.

    S4 Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um perodo de partida sig-nificativo, um perodo de funcionamento carga constante e um perodo de repouso.

    S5 - S10 Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um perodo de partida, um

    perodo de funcionamento carga constante, um perodo de frenagem eltrica rpidae um perodo de repouso.

    03135AXXFig. 6: Regimes de servio S1 / S2 / S3

  • 7/30/2019 Seleo de acionamentos

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 15

    2Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Regime de

    servio

    Para um motor projetado para S1 com 100 % ED, se for exigido um perodo de ciclomenor, a potncia poder ser aumentada conforme tabela a seguir.

    Fator de durao

    do ciclo ED

    Relao entre tempo em carga e durao do ciclo (durao do ciclo = soma dos temposem carga e dos tempos em repouso). A durao mxima do ciclo de 10 minutos.

    2.4 Rendimento , fator de potncia cos e classe de isolao

    Na plaqueta do motor indicada a potncia de sada como potncia nominal PN, ou sejaa potncia mecnica disponvel no eixo, conforme a NBR 7094. Em grandes motores orendimento e o fator de potncia cos so mais vantajosos do que em pequenos mo-tores. O rendimento e o fator de potncia tambm se alteram com o grau de utilizaodo motor, ou seja, com carga parcial eles se tornam menos vantajosos.

    Tabela 3: Fator de aumento da potncia K

    Regime de servio Fator de aumento da

    potncia K

    S2 Tempo de operao 60 min30 min10 min

    1,11,21,4

    S3 Fator de durao do cicloED

    60 %40 %25 %15 %

    1,11,151,31,4

    S4 - S10 Para a determinao da potncia nominal e do regime deservio, devem ser indicados o nmero e o tipo de partidaspor hora, tempo de partida, tempo de carga, tipo de desace-lerao, tempo de desacelerao, tempo de marcha em

    vazio, durao do ciclo, tempo de parada e potncia exi-gida.

    Sob consulta

    ED = Fator de durao do ciclo [%] te = Soma dos tempos em carga [s]tS = Durao do ciclo [s]

    Potncia aparente

    Potncia ativa

    Potncia nominal

    U1 = Tenso de rede [V]IP = Corrente por fase [A]

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    16 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Classes de isola-

    o conforme

    NBR 7094 / ABNT

    Todos os motores SEW so executados de srie em classe de isolao F. Na tabela aseguir, constam as elevaes de temperatura conforme NBR 7094 / ABNT.

    Medio da

    temperatura da

    bobinagem

    O aumento da temperatura de um motor com bobinagem de cobre pode ser medidocom um ohmmetro, pelo aumento do valor da resistncia.

    ta = constante A influncia da temperatura ambiente ta1 e ta2 pode ser desprezada se a temperaturaambiente no se alterar durante a medio. Disso resulta a frmula simplificada:

    Pressupondo-se tambm que a temperatura da bobinagem no estado de frio igual atemperatura ambiente, o aumento da temperatura determinado, conforme segue:

    Tabela 4: Classes de isolao

    Classe de isolao Limite da elevao de tempera-

    tura, referente temperatura

    do ar de refrigerao de 40 C

    Temperatura limite para desligamento

    pelos termistores

    B 80 C 130 C

    F 105 C 150 C

    H 125 C 170 C

    t1 = Temperatura da bobinagem no estado de frio em Ct2 = Temperatura da bobinagem em C no fim do ensaiota1 = Temperatura do agente refrigerante em C no comeo do ensaiota2 = Temperatura do agente refrigerante em C no fim do ensaioR1 = Resistncia da bobinagem no estado de frio (t1) em R2 = Resistncia no fim do ensaio (t2) em

    t t t t t

    t t t

    t t t

    t t

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    18 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    2.6 Proteo do motor

    Proteo em fun-

    o da corrente ou

    da temperatura

    A escolha do equipamento de proteo correto determina substancialmente a confiabi-lidade de servio do motor. Diferencia-se entre equipamento de proteo em funo da

    corrente e em funo da temperatura do motor. Equipamentos de proteo em funoda corrente, por exemplo so fusveis e rels bimetlicos. Equipamentos de proteoem funo da temperatura, por exemplo so termistores PTC ou sensores bimetlicos(termostatos) na bobinagem.

    Equipamentos

    de proteo em

    funo da

    temperatura

    Trs termistores sensores de temperatura TF so ligados em srie no motor e conecta-dos a partir da caixa de ligao a um rel no painel eltrico. Trs1 sensores bimetlicosTH - tambm ligados em srie no motor - so inseridos da caixa de ligao diretamenteno circuito de monitorao do motor. Termistores PTC ou sensores bimetlicos respon-dem temperatura mxima admissvel na bobinagem. Eles tm a vantagem de as tem-peraturas serem medidas onde elas ocorrem.

    Fusveis Os fusveis no protegem o motor contra sobrecargas. Eles servem exclusivamentepara a proteo das redes eltricas, contra curto circuito.

    Rels bimetlicos Os rels bimetlicos so equipamentos de proteo adequados contra sobrecarga paraservio normal com baixo nmero de partidas, curtas partidas e correntes de partidano exageradas. Para servio intermitente com maior nmero de partidas (> 60 c/h) epara operao com alta inrcia, rels bimetlicos no so adequados. Se as constantesde tempo trmicas do motor e do rel no coincidirem, um ajuste da corrente nominaldo motor, poder levar a um disparo precoce desnecessrio, ou o no reconhecimentoda sobrecarga.

    Qualificao do

    equipamento de

    proteo

    Na tabela a seguir apresentada a qualificao dos diversos equipamentos de pro-teo para causas de disparo distintas.

    1. Para motores com plos comutveis e com bobinagem independente so aplicados seis sensoresbimetlicos.

    Tabela 5: Qualificao dos equipamentos de proteo

    A = proteo ampla

    B = proteo limitada

    C = sem proteo

    Equipamento de proteo

    em funo da corrente

    Equipamento de proteo

    em funo da temperatura

    fusvel rels

    bimetlicos

    termistor (TF) sensor

    bimetlico (TH)

    Sobrecorrentes at 200 % IN C A A A

    Alta inrcia, reverso C B A B

    Servio intermitente at 60 c/h2) C B A A

    Bloqueio C B B B

    Falta de fase C B A A

    Desvio da tenso C A A A

    Desvio da freqncia C A A A

    Refrigerao do motor insuficiente C C A A

    Defeito de rolamento C C A A

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 19

    2Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    2.7 Dimensionamento do motor

    Regime S1 O momento de carga o fator determinante no regime S1.

    Cada motor dimensionado conforme a sua utilizao trmica. Freqentemente ocorre

    o caso de aplicao do motor a ser ligado uma vez (S1 = regime contnuo = 100 % ED).A potncia exigida calculada do momento de carga da mquina igual potncia no-minal do motor.

    Regime S3/S4 O momento de inrcia e um alto nmero de partidas so os fatores determinantes

    nos regimes S3 e S4.

    O caso de acionamento com alto nmero de partidas e baixo torque resistente, comopor exemplo o acionamento de sistema de translao, amplamente aplicado. Nestecaso, de modo algum a potncia exigida determinante para o dimensionamento domotor, mas sim o nmero de partidas do motor. Devido s freqentes ligaes, e con-sequentemente circulao de altas correntes de partida, o motor submetido a um

    aquecimento elevado. Se o calor absorvido for superior ao calor dissipado pela ventila-o do motor, haver um aquecimento inadmissvel da bobinagem. Com a escolha daclasse de isolao adequada ou por ventilao forada, pode ser aumentada a capaci-dade de carga trmica do motor.

    Nmero de parti-

    das em vazio

    Com o nmero de partidas em vazio Z0, o fabricante indica o nmero de partidas ad-missveis do motor a 50 % ED, sem momento resistente e massa externa. Isto significa,quantas vezes por hora o motor pode acelerar o momento de inrcia de seu rotor at arotao mxima, sem momento resistente a 50 % ED.

    Nmero de parti-

    das admissveis

    Caso deva ser acelerado um momento de inrcia adicional ou se um momento de carga

    adicional ocorrer, aumentar o tempo de acelerao do motor. Uma vez que duranteesse tempo de acelerao circula uma corrente elevada, o motor sofrer um aumentoda carga trmica e, por conseguinte, se reduz o nmero de partidas admissveis.

    Os nmeros de partidas admissveis dos motores podem ser calculados por aproxima-o:

    Z = Nmero de partidas admissveisZ0 = Nmero de partidas em vazio do motor a 50 % EDKJ = f (JX, JZ, JM) Fator para clculo: momento de inrcia adicionalKM = f (ML, MH) Fator para clculo: momento resistente na aceleraoKP = f (PX, PN, ED) Fator para clculo: potncia esttica e fator de durao do ciclo ED

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    22 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Ainda mais vantajosa a aplicao da unidade eletrnica para comutao suave WPU,a qual, na comutao, interrompe eletronicamente a 3 fase e a religa precisamente notempo certo.

    As unidades eletrnicas para comutao suave WPU so inseridas em duas fases econectadas em funo do tipo de bobinagem e do tipo de conexo.

    1812193Fig. 8: Unidade eletrnica para comutao suave WPU

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    24 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Torques de

    frenagem

    Os freios a disco SEW tm o seu torque ajustvel por variao de molas. Para a solici-tao do motor, o torque de frenagem deve ser selecionado dos dados de catlogo,conforme a necessidade. Para sistemas de elevao por exemplo, por razes de segu-rana, o torque de frenagem deve ser dimensionado com o dobro do valor do torque

    nominal do motor necessrio. Se na solicitao no tiver indicao, o motor ser forne-cido com o torque de frenagem mximo.

    Carga limite No dimensionamento do freio, particularmente para frenagens de emergncia, observarque o trabalho mximo admissvel do freio por frenagem no deve ser excedido. Os res-pectivos diagramas que mostram esses valores em funo do nmero de partidas e darotao do motor, se encontram nos catlogos SEW e no manual dos freios.

    Distncia de fre-

    nagem e pre-

    ciso de posicio-

    namento

    O tempo de desacelerao se compe de dois tempos individuais:

    Tempo de atuao do freio t2

    Tempo de frenagem mecnica tBDurante o tempo de frenagem mecnica, a rotao do motor reduzida. Durante o tem-po de atuao do freio a rotao normalmente permanece constante. Em casos espe-ciais por exemplo, em acionamentos de sistemas de elevao na operao de descida,quando o motor j est desligado e o freio ainda no atuou, o tempo de frenagem po-der at aumentar.

    A tolerncia para a distncia de frenagem sob condies secundrias inalteradas de 12 %. Com tempos de desacelerao bem curtos, a influncia do controle eltrico(tempos de resposta de rels ou de contatores) poder prolongar a distncia at a pa-rada. Com controles programveis podero apresentar-se retardamentos adicionaispor tempos de operao dos programas e por priorizao de sinais de sada.

    Alvio mecnico

    do freio

    Adicionalmente o freio poder ser aliviado mecanicamente. Para o alvio mecnico, ofornecimento inclui uma alavanca de alvio (com retorno automtico) ou um parafuso dealvio (sem retorno automtico).

    Aquecimento

    do freio

    Para condies ambientais especiais como por exemplo operao ao ar livre com fortesvariaes da temperatura, ou na faixa de baixas temperaturas (frigorfico) necessrioproteger o freio contra congelamento. Isso requer uma unidade de controle especial (in-clusa no programa de fornecimento SEW).

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 25

    2Acionamentos trifsicos com rotaes fixas

    Contatores

    de freio

    Em conseqncia alta carga de impulsos de corrente e tenso contnua a ser ligadaem carga indutiva, os dispositivos de comando para a tenso do freio e para o desliga-mento no lado CC devem ser ou contatores de CC especiais, ou contatores de CAadaptados com contatos da categoria de utilizao AC3 conforme a EN 60947-4-1.

    A escolha do contator de freio para ligao a rede bem simples:

    Para as tenses padro de 220 VCA e 380 VCA escolhido um contator de potncia comuma potncia nominal de 2,2 kW ou 4 kW para operao AC3.

    Para 24 VCC o contator dimensionado para operao DC3.

    Frenagem por

    contracorrente

    e por CC

    Frenagens por contracorrente ou operao reversvel, ou seja, inverso das fases dealimentao do motor rotao mxima, sujeitam o motor a uma alta carga mecnicae trmica. Essa alta carga mecnica tambm transmitida aos redutores e ele-mentos de transmisso do sistema. Neste caso, consultar sempre o fabricante

    dos acionamentos.

    Com frenagem CC, motores sem freio podem ser freados mais, ou menos rapidamente,em funo da intensidade da CC. Uma vez que esse tipo de frenagem causa umaquecimento adicional do motor trifsico, aqui tambm dever ser consultado o fabri-cante.

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    28 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia

    3.2 Motores e motofreios MOVIMOTcom conversor de freqncia integrado

    O MOVIMOT representa o novo conceito de descentralizao de sistemas, sendo umconversor de freqncia instalado dentro da caixa de ligao do motor. Pode ser forne-

    cido na faixa de potncia de 0,37 at 3 kW.Tenso de alimentao: 3 x 380...500 VCA, 3 x 200...240 VCA, 50/60 Hz

    Rotaes nominais: 1400, 1700 e 2900 rpm.

    Suas principais caractersticas so:

    Pequeno volume da unidade

    Versatilidade na aplicao

    Integrao de todas as conexes eltricas entre o conversor e o motor imune a ru-dos

    Projetado com dispositivos de proteo integrados

    Ventilao do conversor, independente da velocidade do motor

    Economia de espao no painel eltrico e no necessita de cabos blindados no motor

    Ajustes padro dos parmetros otimizados para a maioria das aplicaes comuns

    Alta capacidade de sobrecarga de 1,5 CN Compatibilidade com os padres EMC EN 50081 (nvel A) e EN 50082

    Fcil instalao, colocao em operao, manuteno, adaptao em aplicaes jexistentes e troca

    O MOVIMOT uma tima alternativa eletrnica aos motores de dupla polaridade ou

    motovariadores mecnicos.O MOVIMOT est disponvel em todas as execues e formas construtivas padro,como motoredutor de engrenagens helicoidais, cnicas ou de rosca sem-fim, de eixosparalelos, tipo Spiroplan, ou planetrio.

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 29

    3Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia

    3.3 Operao de motor com conversor de freqncia

    Curvas caractersticas de funcionamento

    Torque

    constante at afreqncia

    de rede

    Pela variao da freqncia e da tenso, a curva caracterstica de torque x rotao do

    motor assncrono trifsico com rotor de gaiola, pode ser deslocada ao longo do eixo darotao (veja a Fig. 12). Na faixa da proporcionalidade entre U e f (Faixa A) o motor operado com fluxo constante, podendo ser carregado com torque constante. Quando atenso atinge o valor mximo e a freqncia continua sendo aumentada, ocorre a dimi-nuio do fluxo e, consequentemente, do torque disponvel (atenuao do campo, faixaF). At o ponto de arriamento o motor pode ser operado na faixa proporcional (A) comtorque constante e na faixa de atenuao do campo (F) com potncia constante. Otorque mximo MK diminui quadraticamente. A partir de uma determinada freqnciatorna-se MK < torque disponvel,

    por exemplo, com freqncia de inflexo f1 = 60 Hz

    e MK = 2 x MN a partir de 100 Hz

    e MK = 2,5 x MN a partir de 125 Hz.

    00640BXXFig. 12: Curvas caractersticas de funcionamento com torque constante e potncia

    constante (Faixa de atenuao do campo)

    f1 = Freqncia de inflexo

    A = Faixa proporcionalF = Faixa de atenuao do campo

    60

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    30 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia

    Torque nominal

    constante at 3 xfreqncia de rede

    Uma outra alternativa a operao com tenso e freqncia acima dos valores nomi-nais, por exemplo:

    Motor: 220 V / 60 Hz (Conexo )

    Conversor: UA = 380 V a fmx = 380/220 x 60 Hz = 104 Hz

    Pelo aumento da freqncia, o motor poderia fornecer 1,73 vezes o valor da potncia.

    Entretanto, devido alta carga trmica do motor em servio contnuo, a SEW recomen-da a escolha do motor com potncia nominal prxima maior do catlogo (com classe deisolao F!)

    por exemplo: Potncia do motor de catlogo PN = 4 kW

    potncia til com conexo em e fmx = 104 Hz: PN = 5,5 kW

    Com isso, este motor ainda tem uma potncia 1,37 vezes acima da potncia de catlo-go. Devido a operao com campo no atenuado, neste modo de operao o torquemximo mantido no mesmo nvel como na ligao a rede.

    Dever observar-se o desenvolvimento de rudos mais acentuados do motor devido a

    rotao mais alta do ventilador, bem como a transmisso de maior potncia pelo redutor(escolher o fator fB com valor adequado). O conversor dever ser dimensionado para apotncia mais alta (neste exemplo 5,5 kW) porque a corrente de servio do motor, de-vido a conexo em mais alta do que na conexo em .

    00642BXXFig. 13: Curvas caractersticas de funcionamento com

    torque nominal constante

    380

    220

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 31

    3Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia

    Dimensiona-

    mento do Motor

    Ventilao Para um torque constante pressuposta uma refrigerao constante dos motores, tam-

    bm na faixa de baixas rotaes. Isso no possvel com motores autoventilados umavez que, com a rotao decrescente tambm se reduz a ventilao. Se no for aplicadauma ventilao forada, dever ser reduzido o torque. Com torque constante, uma ven-tilao forada poder ser dispensada somente se o motor for sobredimensionado. Asuperfcie do motor maior em relao potncia de sada, pode dissipar melhor o calortambm baixas rotaes. O momento de inrcia da massa maior poder eventual-mente tornar-se problemtico.

    Considerao do

    sistema global

    Na escolha da freqncia mxima tambm devem ser considerados os dados do mo-toredutor. A alta velocidade perifrica do estgio de entrada, com as suas conseqn-cias (perdas por agitao, rolamentos e retentores sofrendo influncias, formao derudos), limita a rotao mxima admissvel do motor. O limite inferior da faixa de fre-qncia determinado pelo sistema global.

    Suavidade darotao / Preciso

    do controle

    A suavidade da rotao em baixas velocidades influenciada pela qualidade da tensode sada senoidal gerada. A estabilidade da rotao sob carga determinada pela qua-lidade da compensao do escorregamento e de IxR ou alternativamente por um con-trole da rotao atravs de um encoder instalado no motor.

    3.4 Elaborao de projetos com conversores de freqncia SEW

    As curvas caractersticas de funcionamento do motoredutor trifsico utilizadas pelaSEW, esto descritas no captulo Operao de motor com conversor de freqncia /curvas caractersticas de funcionamento. Indicaes detalhadas para a elaborao deprojetos se encontram nos catlogos MOVIDRIVE, MOVITRAC B e MOVITRAC LT.

    Diretivas SEW

    para dimensio-

    namentos

    Para a operao com conversor os motores devem ser executados na classe de isola-o F. Alm disso, devem ser previstos termistores TF ou termostatos TH.

    Os motores devem ser operados somente com a potncia prxima de catlogo ou comventilao forada.

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 33

    3Acionamentos trifsicos com conversores de freqncia

    Operao em

    paralelo

    A operao em paralelo de vrios motores com um nico conversor no garante ope-raes sincronizadas. Em funo da carga de cada um dos motores, a rotao poderdiminuir por escorregamento em at cerca de 100 rpmentre funcionamento em vazio ecarga nominal. O desvio da rotao quase constante por toda a faixa de rotaes e

    tambm no pode ser corrigido pelo conversor por compensao do escorregamento ede IxR. As medidas de ajuste no conversor abrangem forosamente todos os motores,portanto, tambm os sem carga no momento.

    Proteo do cabo

    de alimentao

    do motor

    Na operao de vrios motores em paralelo com um s conversor, cada cabo de ali-mentao de motor deve ser equipado individualmente com um rel trmico (ou inter-ruptor automtico como proteo combinada do cabo), porque a ao de limitao dacorrente do conversor abrange todos os motores operados em paralelo.

    Barramento de

    alimentao

    possvel ligar e desligar motores individualmente em barramentos de alimentao su-pridos por um conversor SEW. Em um barramento, a soma das correntes nominais dosmotores poder resultar no mximo na corrente nominal do conversor, ou 125 % da cor-rente nominal do conversor carga quadrtica, bem como, operao com torque

    constante sem sobrecarga.

    Opcionais Os conversores de freqncia podem ser complementados com funes adicionais,conforme a necessidade. Devido a grande variedade de opcionais possveis, com osconversores de freqncia SEW pode ser solucionado um grande nmero de aplica-es.

    Esto disponveis por exemplo:

    Opcionais para aplicaes

    Controle da rotao Funes de entrada/sada Controle de operao sincronizada

    Controle de posicionamento Cames eletrnicos Serra mvel Bobinador/desbobinador com a tenso de trao mantida constante

    Opcionais para comunicao

    Unidades de controle manual Interfaces seriais Interfaces Fieldbus

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    4

    34 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Servoacionamentos

    4 Servoacionamentos

    Informaes detalhadas sobre servoacionamentos encontram-se nos catlogos

    "Servomotoredutores", no Manual de Sistema "Conversores para AcionamentosMOVIDRIVE" e no manual "Prtica da Tecnologia de Acionamentos Servoacionamen-tos".

    Fig. 15: Conversores para acionamentos MOVIDRIVEB, servomotores sncronos e

    assncronos respectivamente

    04081abp

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    36 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Servoacionamentos

    Curvas

    caractersticas

    torque x rotao

    Na curva caracterstica torque x rotao do servomotor, tornam-se visveis trs limitesque devem ser observados no projeto de um acionamento:

    1. O torque mximo de um motor determinado pela execuo mecnica deste. No

    servomotor sncrono, importante a capacidade de carga dos ms permanentes.2. Apresentam-se limitaes de torque na faixa superior das rotaes devido a tensonos bornes. Isso acontece em funo da tenso no circuito intermedirio e da quedade tenso nos condutores. Devido a fcem (fora contra-eletromotriz) a corrente m-xima no pode mais ser aplicada.

    3. Um outro limite a utilizao trmica do motor. Na elaborao do projeto calculadoo torque efetivo. Esse deve situar-se abaixo da curva caracterstica S1 para serviocontnuo. Exceder o limite trmico poder causar uma danificao da isolao dabobinagem.

    00226BXXFig. 16: Exemplo de curvas caractersticas torque x rotao de um servomotor sncrono e outro

    assncrono

    VY = Ventilao forada para motores sncronosVR = Ventilao forada para motores assncronos

    rpm rpmrpm

    rpm

    rpm

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 37

    4Servoacionamentos

    4.2 Conversores para acionamentos MOVIDRIVEB

    Caractersticas O MOVIDRIVE MDX60B/61B a nova gerao dos conversores de freqncia daSEW-EURODRIVE. A nova srie B dos conversores de freqncia MOVIDRIVE apre-

    senta uma estrutura modular, fornece funes melhores na faixa de potncia mais bai-xa, mais funes bsicas e maior capacidade de sobrecarga.

    Os acionamentos CA com a mais moderna tecnologia de conversor digital podem serutilizados sem restries na faixa de potncia de 0,55 at 160 kW. Os nveis de desem-penho dinmico e controle de qualidade podem ser obtidos com o MOVIDRIVE paramotores assncronos CA, onde anteriormente eram possveis somente utilizando ser-voacionamentos ou motores CC. As funes de controle integradas e a possibilidadede melhorar o sistema com opcionais de tecnologia e comunicao, resultam em siste-mas destinados a nveis de rendimento particularmente altos nas condies de sua am-pla faixa de aplicaes, planejamento de projeto, colocao em operao e funciona-mento.

    Emisso baixa Os conversores de freqncia MOVIDRIVE MDX60B/61B so produzidos conformenormas de emisso particularmente baixa, mas com o habitual alto nvel de qualidade.Uma caracterstica especial o uso coerente de materiais de solda livres de chumbo,na produo de eletrnicos. Estes processos livre de chumbo esto de acordo com aDiretiva RoHS EU e a lei planejada no equipamento eletrnico.

    Linha de

    produtos

    H trs sries da linha de produtos MOVIDRIVE:

    MOVIDRIVE MDX60B: conversor de freqncia para motores assncronos CA semrealimentao por encoder. As unidades no possuem opcionais.

    MOVIDRIVE MDX61B: conversor de freqncia para motores assncronos CA comou sem realimentao por encoder, ou para servomotores sncronos e assncronos.

    As unidades possuem opcionais. MOVIDRIVE MDR60A: conversores de freqncia MOVIDRIVE (380/500 V) ope-

    rando em modo regenerativo com realimentao de energia na rede de comunica-o.

    Verses Os conversores de freqncia MOVIDRIVE MDX60B/61B so disponveis em duasverses cada, isto , verso padro e verso aplicao

    Verso padro As unidades so equipadas com sistema de controle de posicionamento integradoIPOSPLUS, como padro. O MOVIDRIVE MDX61B pode ser aumentado com os op-cionais disponveis. A verso padro indicada pelos dgitos "00" no final da denomi-

    nao dos tipos.

    Verso aplicao Alm das caractersticas da verso padro, estas unidades incluem as funes tecnol-gicas "came eletrnico" e "operao em sincronismo angular interna". Pode-se tambmutilizar todos os mdulos aplicativos disponveis no pacote MOVITOOLSplus com asverses aplicao. A verso aplicao indicada pelos dgitos "0T" no final da denomi-nao dos tipos.

    Systembus Com o Systembus (SBus) existente por padronizao, vrias unidades MOVIDRIVE

    podem ser interligadas. Com isso, pode ser realizada uma rpida transmisso de dadosentre as unidades.

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    4

    38 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Servoacionamentos

    Opcionais Interfaces Fieldbus PROFIBUS, INTERBUS, CAN, DeviceNet e Ethernet

    Operao sincronizada

    Controle de posicionamento

    Placa de entrada/sada Avaliao de encoders absolutos e incrementais

    Unidade de controle com texto por extenso, removvel, com memriade parmetros

    Unidade de potncia regenerativa rede

    Resistores de frenagem

    Filtros de rede, bobinas de rede, bobinas de sada, filtros de sada, etc.

    Mdulos para aplicaes

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    40 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

    5 Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

    Informaes detalhadas encontram-se no catlogo "Motovariadores".

    5.1 Caractersticas

    Muitas seqncias de movimentos requerem acionamentos com estreita faixa de varia-o de rotao, sem exigncias especiais constncia de rotao, por exemplo estei-ras transportadoras, agitadores, misturadores, etc. Nestes casos, com a ajuda de varia-dores mecnicos, a rotao de cada uma das mquinas simplesmente ajustada para

    um valor adequado.Os variadores mecnicos muitas vezes so combinados com um redutor. Os variadoresmecnicos so acionados por motores assncronos trifsicos com rotor de gaiola.

    Variadores

    amplamente

    aplicados

    Amplamente aplicados so:

    Variadores com disco de frico, com faixa de variao limitada em aprox. 1 : 5.

    Variadores com correia em V, com faixa de variao limitada em aprox. 1 : 8.

    As faixas de variao podem ser aumentadas com a aplicao de motores com ploscomutveis (por exemplo 4/8 plos).

    Regulabilidade,

    Tempo de

    regulao

    Devido a tempos de regulao relativamente longos 20 ... 40 s, o controle com essesvariadores mecnicos bastante lento. Por essa razo, esses acionamentos no soutilizados em sistemas que exigem controle/regulagem de velocidade.

    04083AXXFig. 17: Motovariador com disco de frico VARIFRICcom redutor de eixos paralelos e

    motovariador com correia em V VARIBLOCcom redutor de engrenagens cnicas

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 41

    5Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

    5.2 Dimensionamento do motovariador

    Para o dimensionamento dos motovariadores devem ser conhecidos alm da potnciarequerida e da faixa de variao da rotao, tambm a temperatura ambiente, a altitude

    do local de instalao e o regime de servio. A fig. 18 mostra a potncia de sada Pa, orendimento e o escorregamento s em funo da reduo i.

    Critrios para

    o dimensiona-

    mento

    Uma vez que variadores mecnicos so conversores no somente de rotao, mastambm de torque, eles devem ser dimensionados por diversos critrios:

    por torque constante por potncia constante por torque e potncia constantes (sempre em faixas de rotao parciais)

    No grfico acima exposto so mostradas as curvas de Pa, s e , conforme as mediesfeitas em variadores sob carga. No diagrama mostrada uma estreita ligao entre ren-dimento e escorregamento em relao reduo ajustada. Por razes de cartermecnico, como frico mxima entre correia (disco de frico) e velocidade perifricamxima, bem como, coeficientes de atrito em funo da velocidade, aqui no h rela-es lineares. Portanto, para a aplicao ideal de um variador mecnico necessriauma considerao diferenciada para cada caso.

    00633BXXFig. 18: Valores caractersticos dos variadores

    Pa = Potncia = Rendimentos = Escorregamentoi0 = Reduo do variador

    0 1 2 3

    h

    000

    3

    0.3 i0

    S

    [%]

    0.9Pa

    Pa

    h

    s

    Reduo

    na0 = Rotao de sada sem cargane0 = Rotao de entrada sem carga

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    42 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

    Dimensiona-

    mento para

    torque constante

    Na maioria dos casos de aplicao requerido um torque de sada constante, por todaa faixa de variao. Os motovariadores dimensionados com este propsito, podem sersubmetidos a um torque calculado na seguinte frmula:

    Com esse dimensionamento ou regime de servio, o redutor flangeado estar sob car-ga constante em toda a faixa de variao. O aproveitamento pleno do variador atingi-do somente rotao mxima. A baixas rotaes, a potncia requerida inferior potncia admissvel. Com a equao a seguir, calculada a menor potncia rotaomnima da faixa de variao:

    No grfico a seguir so mostrados torque e potncia em funo da rotao:

    Torque de sada

    Ma = Torque de sada [Nm]Pamx = Potncia mxima de sada [kW]namx = Rotao mxima de sada [rpm]

    Potncia desada

    Pamin = Potncia mnima de sada [kW]R = Faixa de variao da rotao

    00634CXXFig. 19: Valores caractersticos dos variadores, com torque constante

    Pa mx (n) = Potncia mxima conforme ensaioTorque definido Ma = Torque mximo Ma mx exigido do redutor

    0 00 0

    na min na minna max na maxna na

    M

    MaM = const.a

    Pa

    Pa min

    Pa max

    P (n)a max

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    5Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

    Fatores de

    servio

    Para a escolha de variadores com base em tabelas, valem os seguintes fatores de ser-vio:

    fB = Fator de servio para espcie de carga (veja a tabela a seguir)

    fT = Fator de servio para a influncia da temperatura ambiente (veja o grfico a se-guir)

    O fator de servio global resulta de fB x fT.

    Proteo contra

    sobrecarga

    A proteo de motor existente, independente do tipo, no protege os redutores incor-porados no conjunto.

    Proteo eletr-

    nica contra sobre-

    cargas

    Para a proteo contra sobrecargas em estgios de redutores combinados com varia-dores, pode ser aplicada uma monitorao eletrnica. Na proteo eletrnica contra so-brecargas so medidas a potncia do motor e a rotao de sada do variador. Comtorque constante, a potncia se altera linearmente com a rotao, ou seja, com rotaodecrescente tambm deve diminuir a potncia do motor. Se esse no for o caso, existeuma sobrecarga e o acionamento ser desligado. Essa proteo contra sobrecargasno adequada como proteo contra travamentos.

    Acoplamentos limitadores de sobrecargas, tambm so adequados como proteocontra travamentos.

    Tipo de carga f B Explicaes Exemplos

    I 1,0 servio uniforme, sem trepidaes Ventiladores, correias transportadorasleves, ensacadoras

    II 1,25 servio irregular com trepidaesmdias

    Elevadores de carga, mquinas balan-ceadoras, mecanismos de translaode guindastes

    III 1,5 servio altamente irregular com fortestrepidaes

    Misturadores pesados, transportado-res de rolos, mquinas/prensas de

    estampar, britadores de pedras

    00637BXXFig. 22: Fatores de servio fT

    tam b

    VARIFRIC

    VARIBLOC

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    46 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Acionamentos trifsicos com variadores mecnicos

    Indicaes para

    a elaborao de

    projetos

    O dimensionamento de variadores, conforme j foi descrito, est em funo de diversosparmetros. Na tabela a seguir constam as indicaes mais importantes para a elabo-rao de projetos com VARIBLOC e VARIFRIC.

    Critrio VARIBLOC(correia) VARIFRIC(disco de frico)

    Faixa de potncia 0,25 ... 45 kW 0,25 ... 11 kW

    Faixa de variao 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8 em funo donmero de plos do motor e da potncia deentrada.

    1:4, 1:5 em funo do nmero de plos domotor e da potncia de entrada.

    Regulao com o acio-namento parado

    Regulao em parada no admissvel, umavez que a tenso da correia reajustadaautomaticamente s com o acionamento emfuncionamento.

    Regulao em parada possvel, entretanto,no deveria ser aplicada com muita freqn-cia.

    Tipo de carga Adequado tambm para carga alternada (cho-ques por alimentao do material, etc.), amor-tecimento pela correia.

    Adequado s para carga uniforme (por exem-plo correias transportadoras). Com os golpesde carga o disco de frico poder patinar,danificando a superfcie.

    Proteo Ex Para a definio da proteo contra explosopara variadores mecnicos, veja "Prtica daTecnologia de Acionamentos Acionamentosprotegidos contra exploso". Todas as cor-reias so condutivas e impedem uma cargaesttica por peas rotativas. Para o controleda rotao mnima so aplicados encoders devalor real com avaliao e desligamentoabaixo da rotao mnima estabelecida. Emambientes potencialmente explosivos, utilizarcom preferncia acionamentos controladospor conversor.

    Para a definio da proteo contra explosopara variadores mecnicos, veja "Prtica daTecnologia de Acionamentos Acionamentosprotegidos contra exploso". O anel de frico condutivo e impede uma carga esttica porpeas rotativas. Para o controle da rotaomnima so aplicados encoders de valor realcom avaliao e desligamento abaixo da rota-o mnima estabelecida. Em ambientespotencialmente explosivos, utilizar de pre-ferncia acionamentos controlados por con-versor.

    Desgaste A correia uma pea de desgaste que deverser trocada aps aproximadamente 6000 h detrabalho sob carga nominal. Com cargamenor a vida til se torna substancialmentemais longa.

    Pouco desgaste, no possvel dar indica-es concretas sobre intervalos entre trocas.

    Possibilidades decontrole

    Volante ou regulador para corrente, controleeltrico ou hidrulico distncia.

    Volante, controle eltrico distncia.

    Indicadores Indicadores analgicos ou digitais, indicaoanalgica com escala especial.

    Indicadores analgicos ou digitais, indicaoanalgica com escala especial, indicao daposio na carcaa.

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    6Redutores

    6 Redutores

    6.1 Redutores padro para motoredutores

    Informaes detalhadas sobre redutores SEW encontram-se nos catlogos "Redutores", "Motoredutores" e

    "Motoredutores planetrios".

    04094AXXFig. 23: Motoredutores SEW

    Motoredutor de engrenagens helicoidais R

    Motoredutor de engrenagens cnicas KMotoredutor planetrio P

    Motoredutor de eixos paralelos F

    Motoredutor de rosca sem-fim SMotoredutor SpiroplanW

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    50 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Redutores

    6.2 Dimensionamento de redutores padro com fator de servio

    Esses redutores esto dimensionados para carga uniforme e poucas ligaes. Em casode desvios dessas condies necessrio multiplicar o torque de sada terico calcu-

    lado ou a potncia de sada, por um fator de servio. Esse fator de servio determina-do essencialmente pelo nmero de partidas, pelo fator de acelerao da massa e peloperodo de trabalho dirio. Em primeira aproximao podem ser aproveitados os se-guintes diagramas.

    Em casos de particularidades especficas das aplicaes, fatores de servio mais altosso baseados em respectivos valores empricos. Com o torque de sada assim calcu-lado, poder ser determinado o redutor. O torque de sada admissvel do redutor deverser superior ou igual ao calculado.

    00656CXX

    Fig. 24: Fator de servio fB necessrio para redutores R, F, K, W, S

    04793AXXFig. 25: Fator de servio fB necessrio para redutor P

    tB = Perodo de operao em horas/dia [h/d]c/h = Ciclos por horaDos ciclos fazem parte todas as operaes de partida e frenagem, bem como, comutaes de baixas paraaltas rotaes e vice-versa.

    0 200 400 600 800 1200 14001000

    24 16 8tB [h/d]

    0.8

    0.9

    1.0

    1.1

    1.2

    1.3

    1.4

    1.5

    1.6

    1.0

    1.1

    1.2

    1.3

    1.4

    1.5

    1.6

    1.7

    1.2

    1.3

    1.4

    1.5

    1.6

    1.7

    1.8

    c/h

    fB

    I

    II

    III

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 51

    6Redutores

    Classificao

    de carga

    I uniforme, fator de acelerao de massa admissvel 0,2

    II irregular, fator de acelerao de massa admissvel 3

    III altamente irregular, fator de acelerao de massa admissvel 10

    Exemplo Classificao de carga I a 200 partidas e paradas/hora e perodo de operao 24h/diaresulta em fB = 1,35.

    Fator de servio

    fB > 1,8 Em algumas aplicaes, entretanto, tambm podero apresentar-se fatores de servio> 1,8. Esses so causados por exemplo, por fatores de acelerao de massa > 10, porgrande folga nos elementos de transmisso da mquina operatriz ou por altas forasradiais. Nesses casos, favor consultar a SEW.

    Determinao da

    classificao de

    carga

    As classificaes de carga I a III so escolhidos com base nos valores mais crticos dosmomentos de inrcia de massa, tanto externamente como tambm no lado do motor. possvel interpolar entre as curvas I a III.

    Fator de servio

    SEW

    No catlogo SEW, para cada motoredutor est indicado o fator de servio. O fator deservio representa a relao entre a potncia nominal do redutor e a potncia nominaldo motor. A determinao de fatores de servio no normalizada. Por essa razo, asindicaes sobre fatores de servio dependem do fabricante e no podem ser compa-radas.

    fa = Fator de acelerao de massaJX = Todos os momentos de inrcia de massa externosJM = Momento de inrcia de massa no lado do motor

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 53

    6Redutores

    6.3 Redutores para Servoacionamentos

    Servomotoredutores consistem de servomotores sncronos ou assncronos combina-dos com:

    Redutores padro: de engrenagens helicoidais R, de eixos paralelos F, de engrena-gens cnicas K, de rosca sem-fim S

    Redutores com folga reduzida: de engrenagens helicoidais R, de eixos paralelos F,de engrenagens cnicas K

    Redutores planetrios com baixa folga PS.

    Outras informaes encontram-se no catlogo "Servomotoredutores".

    Motoredutores

    planetrios com

    baixa folga

    Motoredutores planetrios com baixa folga, linha PSF

    A linha PSF oferecida nos tamanhos de redutores 121/122 a 921/922, com torquesnominais de 25 a 3000 Nm respectivamente. Ela se distingue por um flange quadra-

    do B5 com eixo de sada macio sem chaveta. Motoredutores planetrios com baixa folga, linha PSBF

    A linha PSBF oferecida nos tamanhos de redutores 221/222 a 821/822, com tor-ques nominais de 55 a 1750 Nm respectivamente. O eixo de sada com cubo flan-geado especfico corresponde a norma EN ISO 9409. Essa norma trata das exign-cias feitas a robs industriais. A linha PSBF reforada utilizada em aplicaes in-dustriais onde se apresentam altas foras radiais e onde exigida uma alta rigidez.

    Motoredutores planetrios com baixa folga, linha PSKF

    A linha PSKF oferecida nos tamanhos de redutores 121/122 a 921/922, com tor-ques nominais de 25 a 3000 Nm respectivamente. Ela se distingue por um flangequadrado B5 com eixo de sada macio com chaveta.

    Indicaes para o

    dimensionamento

    Para o dimensionamento de servomotoredutores so necessrias as seguintes indica-es:

    Torque de sada Mamx Rotao de sada namx Fora radial / axial FRa / FAa Folga angular < 1, 3, 5, 6, 10, > 10 Forma construtiva M1 ... M6 Temperatura ambiente tamb Ciclo de carga exato, ou seja, indicao de todos os torques e tempos de ao

    necessrios, bem como, dos momentos de inrcia de massa externos a seremacelerados e desacelerados.

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    54 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Redutores

    Folga no redutor

    N e R

    Os redutores planetrios com baixa folga angular da linha PS so executados a esco-lha, com folga no redutor N (normal), R (reduzida) ou minimizada (M):

    Folga angular < 1 mediante consulta

    Adaptador

    para motor

    Com o flangeamento de grandes motores a redutores PS., torna-se necessrio umadaptador para motor a partir das seguintes relaes entre massas:

    PS. de um estgio: mM / mPS. > 4PS. de dois estgios: mM / mPS. > 2,5

    Outras indicaes para a elaborao de projetos com redutores PS. so encontradasnos catlogos "Redutores planetrios com baixa folga" e "Servomotoredutores".

    Servomotoredu-

    tores R/F/K com

    folga reduzida

    Motoredutores de engrenagens cnicas, de eixos paralelos e de engrenagens helicoi-dais respectivamente, com folga reduzida e com servomotores sncronos ou assncro-nos, completam na faixa de torques de Mamx = 200 ... 3000 Nm o programa de moto-redutores planetrios com baixa folga, com uma folga angular limitada.

    As execues com folga reduzida existem para os tamanhos de redutores:

    R37 ... R97 F37 ... F87

    K37 ... K87

    Elaborao de

    projetos

    As dimenses para conexo e as faixas de reduo so idnticas s das execuesnormais.

    As folgas angulares esto indicadas nos respectivos catlogos, em funo do tamanhodo redutor.

    Redutor N [] R [] M []

    PSF / PSKF 121 8 4 2PSF / PSKF 221...521 6 3 1

    PSF / PSKF 621...921 4 2 1

    PSF / PSKF 122 10 6 3

    PSF / PSKF 222...522 8 4 2

    PSF / PSKF 622...922 6 3 1

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    7

    58 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

    Para movimentos circulares, vale:

    Converso movi-

    mento linear /

    circular

    Uma vez que um motoredutor, independentemente da aplicao, sempre tem um mo-vimento circular como base, o movimento linear deve ser convertido em um movimentocircular e vice-versa.

    = constante = constante

    Percurso

    Velocidade

    Acelerao

    Tempo

    ngulo

    Velocidade

    Acelerao

    rpm

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 59

    7Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

    7.2 Momento de inrcia

    Reduo dos

    momentos de

    inrcia de massaexternos

    Para que possa ser calculado o desempenho de um acionamento na partida e na fre-nagem, todos os momentos de inrcia de massa a serem acelerados devem ser referi-

    dos ao eixo do motor e somados. Aqui, segundo a norma da conservao de energia,todas as relaes de transmisso entram em quadrado.

    Disso resulta para um movimento circular como aplicao:

    Da mesma forma, tambm uma massa m movimentada linearmente pode ser reduzidapara o eixo do motor:

    Momento de

    inrcia de

    massa externo

    JL = Momento de inrcia de massa da cargaJX = Momento de inrcia de massa externo reduzido para o eixo do motoriT = Reduo total

    Movimento

    circular

    n = Rotao conforme reduo total (transmisso intermediria e redutor)nM = Rotao do motor

    Movimentolinear

    rpm

    ,

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 61

    7Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

    7.3 Potncia esttica ou dinmica

    A potncia total de cada aplicao se subdivide em potncia esttica e dinmica, res-pectivamente. A potncia esttica a potncia velocidade constante, principalmente

    as foras de atrito e foras gravitacionais. A potncia dinmica a potncia necessriapara aceleraes e desaceleraes. Em aplicaes diferentes, ambas as parcelas depotncia, tm efeitos diferentes.

    Horizontal /

    Vertical

    A explicao dessa relao, com base em movimentos verticais e horizontais, respec-tivamente:

    Para poder comparar melhor as aplicaes, partimos da mesma massa, da mesma ve-locidade e da mesma acelerao.

    Esse exemplo mostra que um sistema de elevao necessita de uma potncia superior de um sistema de translao. Alm disso, no sistema de elevao, o tamanho do mo-tor determinado at 90 % pela fora gravitacional, portanto, potncia esttica.

    Contrariamente a isso, no sistema de translao, o tamanho do motor determinadoat 90 % pela fora de acelerao, portanto, potncia dinmica.

    Sistema de

    elevao com

    contra-peso

    Outro caso de aplicao um sistema de elevao com contra-peso. Com 100 % decompensao de peso, a fora gravitacional se torna zero, entretanto, a potncia deacelerao dobra porque a massa a ser acelerada dobrou. A potncia total, entretanto, inferior a de um sistema de elevao sem contra-peso.

    Fora Movimento vertical Movimento horizontal

    Fora gravitacional grande zeroFora de acelerao mesma intensidade

    Fora de atrito desprezado no exemplo atual

    m m

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    7

    62 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

    7.4 Foras de resistncia

    Foras de resistncia so foras que agem em sentido contrrio do movimento.

    Foras de resis-

    tncia estticas

    Atrito esttico e atrito de deslizamento

    A resistncia translao se compe de:

    Foras gravitacionais

    Fora de atrito

    FR = Fora de atrito [N] = Coeficiente de atritoFN = Fora peso perpendicular em relao superfcie [N]

    Fora peso

    m = Massa [kg]

    g = Acelerao devido gravidade [m/s2] = ngulo de inclinao []

    Resistncia translao

    FF = Resistncia translao [N]D = Dimetro da roda livre [mm]

    L = Coeficiente de atrito do mancald = Dimetro do mancal [mm]f = Brao de alavanca do atrito rolante [mm]c = Coeficiente de atrito lateral (flange da roda)

    Atrito rolante

    Atrito do mancal

    Atrito do flangeda roda

    Sistema de ele-vao vertical

    Fora negativa sen

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 63

    7Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

    Foras de resis-

    tncia dinmicas

    Fora de acelerao

    7.5 Torques

    7.6 Potncias

    7.7 Rendimentos

    O rendimento total da instalao se compe pela multiplicao de todos os rendimentosunitrios no acionamento. Geralmente so os seguintes:

    Rendimento do redutorG Rendimento da carga LRendimento total T = G LEsse rendimento total deve ser considerado distintamente para potncia esttica edinmica, respectivamente.

    Movimento linear

    Movimentocircular

    Movimento linear

    Movimentocircular

    rpm

    ,

    Movimento linear

    Movimentocircular

    rpm

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    7

    64 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Frmulas da Tecnologia de Acionamentos

    7.8 Clculo de fusos

    Torques dinmicos so calculados segundo as frmulas do movimento linear.

    Rotao do fuso

    n = Rotao do fusov = Velocidade da cargaP = Passo do fuso

    Percurso angular

    = Percurso angular do fusos = Percurso da cargaP = Passo do fuso

    Acelerao

    angular

    = Acelerao angular do fusoa = Acelerao da cargaP = Passo do fuso

    Torque esttico

    F = Fora de resistncia da carga, por ex. por atritoP = Passo do fusoM = Torque esttico

    = Rendimento do fuso (veja o apndice)

    rpm

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 71

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Ventilador pesado Novo reclculo sem carga e com ventilador pesado (JZ = 0,002 kgm2):

    A acelerao na partida, sem carga, se encontra na faixa admissvel.

    Com isso foi encontrado um motor adequado.

    Tempo de partida e acelerao na partida com carga.

    Tempo de Partida

    Acelarao napartida

    0,0005270,0031

    2,70,17

    3300 rpm

    0,85

    ,,

    ,,

    ,

    0,850,59

    ,

    Tempo de partida

    Acelerao napartida

    Percurso na partida

    0,0005270,0063

    3300 rpm

    1,5

    2,7 0,35,

    ,

    ,

    ,

    ,

    1,50,33

    ,

    1,5 375,

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 73

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Desempenho de

    frenagem

    Torque de

    frenagem

    Os valores da acelerao e da desacelerao devem ser semelhantes. Alm disso

    deve observar-se que a resistncia translao e, portanto, o momento de carga daresultante apia o torque de frenagem.

    Torque de frenagem 2,7 0,35 2,11,

    Tempo de frenagem0,000527 0,0063 3300 rpm

    0,970,35L

    ,

    ,,,

    ,

    ,

    Desacelerao nafrenagem 0,97

    0,52

    ,

    Percurso deposicionamento

    t2 = t2II = 0,005 s para controle do freio nos lados CC e CA (veja o catlogo "Motoredutores", captuloMotores trifsicos com freio).

    0,97 245,,

    Preciso defrenagem 245 29,4,,

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 75

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Fator de servio Para servio de 8 horas/dia e 150 ciclos/hora, ou seja, 300 operaes de partida e defrenagem por hora, com base na fig. "Fator de servio fB" no captulo "Redutores", cal-culado o seguinte fator de servio:

    Com um fator de acelerao de massa > 20, o que no raro nos acionamentos de sis-temas de translao, deve observar-se que a instalao apresente a menor folga pos-svel. Caso contrrio, com ligao rede poderiam ser causadas danificaes do redu-tor.

    Potncia dereferncia

    A potncia de referncia para o clculo do redutor, por princpio a potncia nominaldo motor.

    Redutor adequado: R27 com na = 60 rpm e Mamx = 130 Nm

    Com isso o torque de sada Ma (referido potncia nominal do motor), o fator de serviofB e a fora radial FQ, so:

    Nmero de dentes < 20, portanto fZ = 1,25 (veja o cap. 6.4 "Foras radiais, forasaxiais")

    Para acionamentos por correia deve adicionalmente observar-se a fora da tenso

    prvia: FRa_zul = 3530 Nm.

    Com isso est determinado o acionamento: R27DZ71D2 /BMG.

    Classificao de carga 20,0063

    0,0005272,49

    ,

    ,

    Torque de sadarpm

    ,

    ,,

    Torque de sada

    Fator de servio

    Fora radial

    rpm

    ,,

    ,,

    ,

    ,

    ,

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 79

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Aquecimento

    adicional na

    comutao

    Alm disso, devido ao aquecimento adicional na comutao, deve ser includo no cl-culo um fator de 0,7. Com isso o acionamento tem condies de deslocar o carro comcarga completa, com um nmero de partida ZPL = 303 0,7 = 212 vezes.

    O nmero de partidas admissvel aumenta se o motor estiver equipado com classe deisolao H, ou com ventilao forada.

    Uma outra possibilidade de se aumentar o nmero de partidas admissvel, a partidana velocidade lenta (na bobinagem de polaridade superior).

    Com partida na baixa rotao e subseqente comutao para a alta rotao, o nmerode partidas calculado diminui cerca de 25 %.

    Aqui, entretanto, se apresenta um golpe de carga adicional, indesejvel para algumasaplicaes. Alm disso, aumenta o tempo de ciclo.

    Nmero de

    partidas de

    vrios ciclos

    O carro se desloca carregado em um sentido e volta sem carga. O nmero de partidasadmissvel com carga, conforme calculamos acima, de 212c/h. Com as frmulas an-

    teriores e sem carga, agora pode ser calculado o nmero de partidas sem carga.

    O motor atinge a capacidade trmica mxima aps 212 c/h com carga, ou 487 c/h semcarga.

    Resistncia translao

    Torque esttico

    ML uma mera grandeza declculo, sem rendimento

    Nmero de partidasadmissvel

    , , , ,

    9,550,18

    3250 rpm

    ,,

    0,182,12

    0,0032487

    ,

    ,,

    ,

    , ,

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 81

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Clculo da pre-

    ciso de posicio-

    namento

    Os clculos se referem ao percurso com carga, uma vez que o percurso de frenagem mais longo e, por conseguinte, aqui a preciso de posicionamento menor do que nopercurso sem carga.

    Torque de

    frenagem

    O torque de frenagem escolhido de 2,5 Nm, como no exemplo anterior.

    Tempo de frenagem

    Desacelerao nafrenagem

    Percurso defrenagem

    t2 = t2II = 0,005 s para ligao do freio nos lados CC e CA.

    Preciso deposicionamento

    ,

    0,0065 810 rpm0,18

    0,35

    ,

    , ,

    ,

    ,

    0,180,72

    ,

    0,18 12,35, ,

    12,35 1,5, ,

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    8

    82 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    8.4 Acionamento para sistema de translao com conversor de frequncia

    Especificao Um carro com um peso sem carga m0 = 500 kg dever transportar uma massa de cargade mL = 5 t em um percurso de sT = 10 m em tT = 15 s. Na volta o carro translada sem

    carga devendo portanto, desenvolver o dobro da velocidade.Para a acelerao fixado a = 0,5 m/s2 . Adicionalmente devem ser planejados 0,5 sde deslocamento para posicionamento, depois da rampa de desacelerao para umamelhor preciso de posicionamento.

    00780AXXFig. 29: Diagrama velocidade/tempo

    Dimetro da roda: D = 315 mm

    Dimetro do mancal: d = 60 mm

    Superfcies de contato: ao/ao

    Brao de alavanca do atrito rolante: ao sobre ao f = 0,5 mm

    Coeficiente de atrito lateral(flange da roda):

    para mancal c = 0,003

    Coeficiente de atrito do mancal: para mancal L = 0,005Transmisso intermediria: Transmisso intermediria por

    corrente, iV = 27/17 = 1,588

    Dimetro da roda dentada para corrente(acionado):

    d0 = 215 mm

    Rendimento da carga: L = 0,90

    Rendimento do redutor: G = 0,95

    Fator de durao do ciclo: 60 % ED

    Fator de acrscimo para fora radial: f Z = 1,25

    Faixa de variao: 1 : 10

    Nmero de partidas: 50 ciclos/hora

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    8

    84 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Tempo de

    posicionamento

    Embora o tempo de posicionamento seja desprezado, o resultado bastante preciso.

    Velocidade

    Tempo de acelerao

    Percurso naacelerao

    Tempo de comutao

    Percurso nacomutao

    Percurso noposicionamento

    Percurso da

    translao

    Tempo da translao

    Tempo Total

    , , , , ,,

    ,

    ,,

    , , ,

    , ,

    ,,

    ,, ,

    , ,

    , , ,

    ,

    ,

    ,,

    ,

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 85

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    Clculo da

    potncia

    Potncia dinmica sem momento de inrcia de massa do motor, para a avaliao dapotncia do motor.

    Potncia total sem potncia de acelerao da massa do motor, a qual ainda no estfixada.

    Uma vez que, para a acelerao pelo conversor de frequncia, podem ser disponibili-zados 150 % da corrente nominal, escolhemos um motor de 2,2 kW.

    Resistncia translao

    Potncia esttica

    Momento de carga

    ML uma mera grandezade clculo, sem rendimento

    , , , ,

    ,

    ,,

    1700 rpm1,67

    , ,,

    Potncia dinmica

    ,

    ,

    ,

    ,

    Potncia Total ,,,

    Motor escolhido DZ100LS4 /BMG

    Dados do catlogo "Motoredutores"PN = 2,2 kW

    nN = 1700 rpm

    JM = 48,1 104 kgm2 (incl. freio)

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    90 Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1

    Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    "Serra mvel" Um filete de material sinttico, avanando continuamente, dever ser serrado em dis-tncias precisas de um metro.

    Especificao Velocidade de avano: 0,2 m/s

    Percurso de deslocamento mx. da serra: 1 mMassa da serra: 50 kg

    Durao da operao de corte: 1 s / 0,4 m

    Para simplificar, as rodas dentadas para corrente, tem o mesmo dimetro (215 mm). Oacionamento est determinado com R67 DZ71D4 (i = 42,98), calculado para uma fre-quncia de conversor de 30 Hz. O mesmo redutor, se possvel, dever ser utilizado parao avano da serra.

    Esclarecimento Os 30Hz do acionamento da cinta foram escolhidos para que a serra, mesma reduodo redutor, possa recuperar (alcanar) rapidamente a fita. Isso no forosamente ne-cessrio. Na escolha de redues (i) diferentes pode ser programada uma adaptaona eletrnica para operao sincronizada.

    Ciclo Aps o corte em sincronismo dos acionamentos ocorre uma roda livre do acionamentoda serra, com tempo limitado. A distncia entre eixos, entretanto, continua sendo con-tato internamente. Adicionalmente poder ser programado um denominado "contadorescravo". Esse clcula via o nmero de impulsos programados um novo ponto de re-ferncia deslocado precisamente pela distncia da serra.

    50306AXXFig. 33: "Serra mvel"

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    Seleo de Acionamentos - Mtodos de Clculo e Exemplos, Volume 1 91

    8Exemplo de clculo, acionamento de sistema de translao

    O eixo da serra aproveita a roda livre, para retornar. Uma barreira de luz a instaladafinaliza a roda livre com um sinal digital para o regulador do sincronismo da operao.O eixo da serra alcana o novo ponto de referncia. Via um rel de sada programvelno conversor (slave in position) disparada a operao de corte.

    O percurso da volta (800 mm, 200mm de reserva) dever estar percorrido aps 2 se-gundos.

    Frequncia do

    conversor

    Com as conhecidas "frmulas da tecnologia de acionamento" calcula-se que a umaacelerao de