Acionamentos elétricos talhas

Motores para Talhas

0 10 20 30 40 50 600

20

40

60

80

100

120

140

Potência Instantânea (cv)

Potência Média (cv)

Potência Eficaz (cv)

Tempo (ms)

Potê

ncia

Solicit

ad

a (

cv)

Potência

Fech

ar

Man

díb

ula

s

6

sLevantamento 15

s

Ab

rir

Man

díb

ula

s

10

s

Abaixamento 12 s

Repouso 20 s

2

0

2

1( )

F F

P

F

T

ef

i ief

ii

v

P p t dtT

P tP

tt

k

Motor a ser Escolhido Potência Eficaz 64,1 cv Motor Comercial 75 cv Potência de Pico 120 cv

0 10 20 30 40 50 60 700

20

40

60

80

100

120

140

Potência Instantânea (cv)

Potência Média (cv)

Potência Eficaz (cv)

Tempo (ms)

Potê

nci

a S

olici

tada (

cv)

Exemplo 1 Um motor para

acionamento de uma eclusa em uma barragem...

Motor Comercial 175 cv 360 cv durante

levantamento??? quedas de tensão durante

o levantamento??? Se o motor fosse freado???

OperaçãoDuração

(s)Potência

(cv)Levantamento 35 360Espera (motor funcionando) 90 0Abaixamento 30 290Repouso (motor desligado) 300 0

2 2360 35 290 30166,4cv

30035 30 90

3

efP

Motor Comercial 200 cvnom nom

nom nom

kW200cv 736

cv147.200kW

C n

C n

× = ×

× =

min 2,1 805 1.690 N mC = × = × levantamento

360 7361.421 N m

21.780

60

C ×

= = ××

×

O conjugado mínimo do motor não pode ser, em nenhum momento menor que 1,3 vezes o conjugado resistente.

Motor Comercial 200 cv

0,45 2.012 2.012 1.421 390 N mACC

Potência Disponível sem afetar a Integridade do Motor

2

3600

3600 2

Potência disponível para acionar a carga

Potência nominal do motor

constante função de:

partida 1

fre

ppfr ac

ndisp nom

ac

disp

nom

pfr

pfr

Ik n t

IP P

n t

P

P

k

k

nagem 3

reversão 4

número de paradas, frenagens ou reversões por hora

pfr

pfr

k

k

n

Exemplo 2 Motor P = 50 cv; tac = 0,5 s;

10 partidas/hora; Ip/In = 6,4. Pcarga = 45 cv; regime contínuo

Se no lugar de partir e desernegizar, fossem feitas reversões

23600 1 10 0,5 6,448,6cv

3600 2 10 0,5disp nomP P

23600 4 10 0,5 6,444,0cv

3600 2 10 0,5disp nomP P

Perdas em Motores ElétricosS

P

Q Q

útil

Cu Fe Vent.

Considerações Perdas no Ferro não dependem da carga

Perdas no Cobre dependem da carga

Valores típicos para densidades de corrente e densidade de fluxo

2

2

3 6A mm

1 1,6Wb mB

200 cv, 4 pólos 380/660 V

Comportamento Térmico Considerar-se-á a máquina um corpo

homogêneo do ponto de vista térmico: Q [Watt]

B [Watt / °C]

C [J / °C]

Dq [°C]

Q dt B dt C d

dQ B C

dt

max

1

1

Bt

C

tC

B

Qt e

B

t e

Reanalizando a equação

dis

0

max max dis max

dis max dis

dis

dis

0

dis

S k

Q

Q dt S k m c d

Q B Q S k

S k dt S k dt m c dQ dt B dt C d d S k

d dtQ B

d dC

Cdt

C m c

B k

dt t

S

d

00

max

max max

dis

0

max00max

maxmax max 0

max

max

ln

ln ln ln

1

o

t t

o

tt t

o

m cd

m cdtS k

dt d t

t

e e

Normalmente zero

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.000.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Resfriamento sem cargaResfriamento desligadoAquecimentoTemperatura Máxima

t /

/

m

ax

Constante de Tempo

0,63

0,95

t 30 min ~ 2 h

Regime Intermitente

Tempo

Tem

per

atu

ra

N Rn R

N Rm

N R

N R

t t

t t

Potência, Aquecimento e Refrigeração dos MITs

Métodos de Frenagem Elétrica

Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [1]

AC M R

M R

dC C C J

dtJ

dt dC C

Sendo A2 o calor desenvolvido no rotor

2

1

2 2

1 1

2

1 2

1

2

2 22

0; 122

02

22

como

1

1

1

2

s N

R

t

sM Ro

s

s s

s sRM Rs s

ss s

sC s

s

JA s p dt s C d

C C

d ds

JA s C ds J s ds

CC CC

A J s dsA

A J

Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [2]

Partida

Frenagem

Reversão

22

3

2 sA J

22 2 sA J

22

1

2 sA J

Contra-corrente Alto torque de frenagem Relés de baixa velocidade (deslig. contra-

corrente) Tem efeito térmico de 3 partidas Sensores térmicos Número admissível de frenagens em 1 hora

2 4 6 8 1050 350 160 110 80 6560 420 190 130 95 80

Número de PólosFreqüência(Hz) k fren

2

2 2

1800 1

2

sol

nom

fren

p solfren

nom nom

P

PN

I Pt

I P

2

0,45

cfren m c

m

fren

par máx

nk J J

nt

C C

solicitada

Corrente contínua

Ecc

Ecc

Normalmente aplicado em motores de anéis onde as resistências externas dissipam as perdas oriundas da frenagem

Aquece menos que contracorrente

Exemplo de dimensionamento de motores para regimes intermitentes

Exemplo Talha Dimensionar um motor que aciona uma talha

com as características: Alimentação: 220V, 60Hz, partida direta. Ambiente: 40°C, 1000m, norma Construção: horizontal, ambos os sentidos de

rotação, isolamento B

Exemplo Talha [cont.]

Rend. 0,9600 Classe de Oper.

1Cm (120 ciclos/h – 20% de ED)

MOTOR REDUTOR

400 kgf

0,8 m/s

R = 0,041

0,22 m

Jr = 0,01191 kgm2

Jac = 0,00200 kgm2

acopamento

Jp = 0,03 kgm2

DE TEMPO LIMITADOED% Manobras/h Período de Operação (min)

1 Dm 15 90 7,51 Cm 20 120 7,51 Bm 25 150 151 Am 30 180 152 m 40 240 303 m 50 300 304 m 60 360 605 m 60 360 > 60

CLASSEREGIME

INTERMITENTE PERIÓDICO

Exemplo Talha, cálculos iniciais

400 9,81 0,83,27kW

0,96P

0,81,16rps

0,22

28,3rps1,164 pólos

1698rpm0,041

cn

n

Potência Solicitada

3,7 kW / 5 cv, IV pólos

Rotação da Polia

Exemplo Talha, ciclo de trabalho

tF tR

TTempo

Altura

tF tR

2%

2

360030s

1200,2 15 3 s

2 15 s ED20%15 3 12 s

F F

F R F R

FF R F R

R

t tED

t t t t

T

tT t t t t

t

Exemplo Talha, inércia

2 2

2

2 2 6 2

0,8400 4,82kg m

2 2 1,16

4,82 0,04 7.712 10 kg m

cc

cRe c

vJ m

n

J J R

Carga:

Polia:

Total:

2 2 6 20,03 0,04 48 10 kg mpRe pJ J R

carga polia acoplamentorotor

6 6 6 6

3 2

7.712 10 48 10 11.190 10 2.000 10

21,67 10 kg m

tRe

tRe

J

J

Exemplo Talha, motor 3,7 kW, IV pólos

2

15A 3,0 1710 rpm 28,5rps

0,01191kg m 8,0 3,0

2,0kgf m 19,62 N m

pn n

n

p mm

n n

n

CI rpm

C

I CJ

I C

C classe B

Exemplo Talha, motor

0,45 19,62 3,0 3,0 52,97 N mmC

no eixo do motor

na carga33,27 10449,8 N m 449,8 0,04 18,0 N m

2 1,16

PC

c cRmC C

321,670 102 28,5 0,11s

52,97 18,0at

Exemplo Talha, motor

Tempo

Corrente

Ip

IN

0,11 s

2,89 12 s

15 s

2 2 2

2

8,0 0,11 1 2,89

3 12 / 3

1,41

a F

Ra F

t t

eq

ntt t

eq

n

I

I

I

I

Se 1,00 (Ieq / In)² 1,25 Utilizar motor

classe F Se 1,25 (Ieq / In)² 1,56 Utilizar motor

classe H

2

eq classe

n n

I t

I t

Regimes de Serviço

Regime Contínuo – Regime-tipo S1N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante

qmax = temperatura máxima atingida (equilíbrio térmico)

Regime de tempo limitado – Regime-tipo S2

N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante

qmax = temperatura máxima atingida

Regime intermitente periódico – Regime S3

N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante

R = período de repouso

qmax = temperatura máxima atingida

Fator de duração do cicloN

N R=

+

Regime intermitente periódico com partida – Regime-tipo S4

D = período de partida

N = período de funcionamento à carga constante

R = período de repouso

qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo

Fator de duração do cicloD N

D N R

+=

+ +

Regime intermitente periódico com frenagem elétrica – Regime-tipo S5

D = período de partida

N = período de funcionamento à carga constante

F = período de frenagem elétrica

R = período de repouso

qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo

Fator de duração do cicloD N F

D N F R

+ +=

+ + +

Reg. de func. contínuo periódico com carga intermitente – Regime-tipo S6

N = período de funcionamento à carga constante

V = período de funcionamento em vazio

qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo

Fator de duração do cicloN

N V=

+

Reg. de func. cont. periódico com frenagem elétrica – Regime-tipo S7D = período de partida

N = período de funcionamento à carga constante

F = período de frenagem

qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo

Fator de duração do ciclo 1=

R. de func. cont. per. com mudanças corresp. de carga e de velocidade – S8

1

1 1 2 2 3

1 2

1 1 2 2 3

2 3

1 1 2 2 3

Fatores de duração do ciclo

D N

D N F N F N

F N

D N F N F N

F N

D N F N F N

ìï +ïïï + + + + +ïïïï +ï=íï + + + + +ïïï +ïïïï + + + + +ïî

F1 e F2 = períodos de frenagem elétrica

D = período de partida

N1, N2, N3 = períodos de funcionamento a carga constante

qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo

Reg. com var. não periódicas de carga e de vel. – Regime-tipo S9

Reg. com cargas constantes distintas – Regime-tipo S10

Considerações, Regime de Serviço

Grande número de ciclos de curta duração motores de ventilação independente motores com convecção natural

Frenagens/Reversões fadiga dos elementos de fixação do ventilador ao eixo

Conhecimento para Enquadramento do Regime Tipo (NBR7094) S2 tempos de funcionamento com carga

constante 10, 30, 60 ou 90 min. S3 a S6 fator de duração do ciclo S7 cada uma das velocidades que compõe o

ciclo, as correspondentes velocidades nominais e tempos de duração

S4, S5, S7, S8 poder ser necessário: número de partidas por hora número e formas de frenagens por hora inércia a ser acionada fator de duração do ciclo, recomendados são: 15%,

25%, 40% e 60%.; o tempo mais usual é o de 10min