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Motores Elétricos 26/11/2012 2

Motores Elétricos Conceitos Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da energia elétrica - baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos. A tarefa reversa, aquela de converter o movimento mecânico na energia elétrica, é realizada por um gerador ou por um dínamo. Em muitos casos os dois dispositivos diferem somente em sua aplicação e detalhes menores de construção. Os motores de tração usados em locomotivas executam freqüentemente ambas as tarefas se a locomotiva for equipada com os freios dinâmicos. Normalmente também esta aplicação se dá a caminhões fora de estrada, chamados eletrodíesel. 26/11/2012 3

Motores Elétricos Conceitos A maioria de motores elétricos trabalha pela interação entre campos eletromagnéticos, mas existem motores baseados em outros fenômenos eletromecânicos, tais como forças eletrostáticas. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é que há uma força mecânica em todo o fio quando está conduzindo corrente elétrica imersa em um campo magnético. A força é descrita pela lei da força de Lorentz e é perpendicular ao fio e ao campo magnético. Em um motor giratório, há um elemento girando, o rotor. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque seja desenvolvido sobre a linha central do rotor. A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas existem também os tipos lineares. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada de rotor, e a parte estacionária é chamada de estator. O motor é constituído de eletroímãs que são posicionados em ranhuras do material ferromagnético que constitui o corpo do estator e enroladas e adequadamente dispostas em volta do material ferromagnético que constitui o rotor. 26/11/2012 4

Motores Elétricos Conceitos São os mais utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Seu princípio de funcionamento é baseado no campo girante, que surge quando um sistema de correntes alternadas trifásico é aplicada em pólos defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, como as correntes são defasadas 120º elétricos, em cada instante, um par de pólos possui o campo de maior intensidade, cuja associação vetorial possui o mesmo efeito de um campo girante que se desloca ao longo do perímetro do estator e que também varia no tempo. 26/11/2012 5

Motores Elétricos Conceitos Os principais tipos de motores de corrente alternada são: 1.Motor síncrono: funciona com velocidade constante; utiliza-se de um induzido que possui um campo constante pré-definido e, com isso, aumenta a resposta ao processo de arraste criado pelo campo girante. É geralmente utilizado quando se necessita de velocidades estáveis sob a ação de cargas variáveis. Também pode ser utilizado quando se requer grande potência, com torque constante. 2.Motor de indução: funciona normalmente com velocidade estável, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na prática. Atualmente é possível controlarmos a velocidade dos motores de indução com o auxílio de conversores de freqüência. 26/11/2012 6

Motores de Indução Trifásicos Conceitos Nr (rpm) = rotação mecânica do rotor; Ns (rpm) = rotação do campo síncrono no estator; p = número de pólos; f ( Hz ) = freqüência da rede ou do Inversor; s (%) = escorregamento dos Motores, s 0,5 a 5 % N s 120 p f s(%) N s N s N r 100 120 f (1 s) N r p Motor 15 cv: 4 pólos / 60 Hz / s = 2,5 % Ns = 1800 rpm / Nr = 1.755 rpm 26/11/2012 7

Campo Girante Trifásico - Conceito Rotor Nr Estator Ns 26/11/2012 8

26/11/2012 9 Fonte: Catálogo Motores SIEMENS

Motores de Indução Trifásicos Conceitos 26/11/2012 10 Fonte: Catálogo Motores SIEMENS

Motores de Indução Trifásicos Conceitos 26/11/2012 11 Fonte: Catálogo Motores SIEMENS

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Motores de Indução Trifásicos Conceitos Motor de Gaiola 26/11/2012 14 Fonte: Catálogo Motores WEG

Motores de Indução Trifásicos Conceitos Rotor Bobinado 26/11/2012 15 Fonte: Imagem da internet

Dados de Placa - Norma NBR 7094 N o 26/11/2012 16

Dimensões Conforme NBR 5432 26/11/2012 18 Fonte: Catálogo Motores WEG

Dimensões Conforme NBR 5432 Exemplo: Carcaça 132 M corresponde aos motores: 15 cv / 4 pólos ; 7,5 cv / 6 pólos ou 4 cv / 8 pólos 26/11/2012 19 Fonte: Catálogo Motores WEG

Dados de Placa - Norma NBR 7094 26/11/2012 20

Curvas Torque / Corrente x Velocidade Potência( W ) T ( N. m) 2 N ( rpm) / Motor rotor 60 T Motor ( N. m) K C V 2 ( Volt ) L I abs ( A) K V ( Volt ) C L 26/11/2012 25

Classe de isolamento COMPOSIÇÃO DOS LIMITES DE ELEVAÇÃO DE TEMPERATURAS Classe de isolamento A E B F H Temperatura ambiente 40º 40º 40º 40º 40º Temperatura máxima de operação (ΔT ºC) Diferença entre o ponto mais quente e a carcaça Temperatura máxima suportada pelo isolamento 60º 75º 80º 100º 125º 5º 5º 10º 15º 15º 105º 120º 130º 155º 180º 26/11/2012 27

Categorias de Desempenho 26/11/2012 29

Regime de Serviço Regime S1 26/11/2012 31

Regime de Serviço Regime S3 26/11/2012 32

Proteção Mecânica do Envólucro Indica a proteção contra a penetração prejudicial de corpos sólidos e líquidos; É definida pelas letras, seguidas de dois numerais. 26/11/2012 34

Proteção Mecânica do Envólucro PRIMEIRO NUMERAL CONTRA CONTATOS ACIDENTAIS E PENETRAÇÃO PREJUDICIAL DE CORPOS SÓLIDOS Numeral 0 Não protegido. Indicação 1 Protegido contra objetos sólidos maiores que 50 mm. 2 Protegido contra objetos sólidos maiores que 12 mm. 3 Protegido contra objetos sólidos maiores que 2.5 mm. 4 Protegido contra objetos sólidos maiores que 1.0 mm. 5 Protegido contra poeira prejudicial ao motor. 6 Totalmente protegido contra poeira. 26/11/2012 35

SEGUNDO NUMERAL GRAU DE PROTEÇÃO CONTRA A PENETRAÇÃO PREJUDICIAL DE LÍQUIDOS Numeral 0 Não protegido. Proteção Mecânica do Envólucro Indicação 1 Protegido contra quedas verticais de gotas de água. 2 Protegido contra quedas de gotas de água para uma inclinação máxima de 15 graus. 3 Protegido contra água aspergida de um ângulo de 60 (chuva). 4 Protegido contra projeções de água de qualquer direção. 5 Protegido contra jato de água de qualquer direção. o da vertical 6 Protegido contra ondas do mar ou da água projetada em jatos potentes. 7 Protegido contra imersão em água, sob condições definidas de tempo e pressão. 8 Protegido para submersão contínua em água nas condições especificadas pelo fabricante. 26/11/2012 36

Rendimento Ps Pe Pe Ps( W ) T ( N. m) w ( rad / s) Motor M Pe 3 V ( V) I ( A) L L cos 26/11/2012 41

Curva de Desempenho 15 cv - 4 pólos Motores Sobre Dimensionados Apresentam: Menor Fator de Potência / Menor Rendimento. 26/11/2012 43

Redução das Perdas na Instalação com a Correção do Fator de Potência 26/11/2012 44 Fonte: Catálogo Motores WEG

Motor de Indução de Alto Rendimento 26/11/2012 45 Fonte: Catálogo WEG

Instalação - Manutenção Utilize sistema de partida adequado de redução de corrente para motores acima de 7,5 cv. Chave Estrela-Triângulo; Chave Compensadora; Chave de Partida Eletrônica (Soft - Start); Inversor de Freqüência (Velocidade Variável); Instale motores adequados ao regime de trabalho; Evite motores operando em vazio (sem carga). 26/11/2012 46 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Verifique se os condutores estão de acordo com a tensão e a corrente do motor; Instale sistema de proteção adequado. Fusíveis; Relé térmico; Proteção contra sub e sobre tensões; Falta de fase; Proteção interna opcional; Protetores térmicos (bimetálicos); Termistores (semicondutores). 26/11/2012 47 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Alinhamento entre sistemas de acionamento de cargas e motores. 26/11/2012 48 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Evite deslizamento das correias (perda de potência), respeitando o diâmetro mínimo de polias. 26/11/2012 49 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Verifique e evite desequilíbrios de tensão; Programe corretamente o número de partidas por hora; Se possível, evite partidas com carga; Execute balanceamento de polias (evite vibrações); Verifique ruídos e vibrações (folga nos mancais); Efetue periodicamente Manutenção Preventiva: Limpeza das superfícies das aletas e entrada de ventilação; Verificação da isolação, limpeza e secagem dos enrolamentos; Fixação de partes mecânicas e dos contatos elétricos; Verificação dos mancais. 26/11/2012 50 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Lubrifique periodicamente os mancais (maior o rendimento e vida útil). 26/11/2012 51 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Tabela de Indicação de Intervalo entre lubrificação. 26/11/2012 52 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Verifique o alinhamento de polias e condições das correias. 26/11/2012 53 Fonte: Catálogo Motores WEG

Instalação - Manutenção Evitar o rebobinamento de motores antigos (vida útil superior a 10 anos). A perda de rendimento poderá ser de até 3%; Analise para a utilização de Motores de Alto Rendimento (Operação > 160 hs / mês 2.000 hs / ano); Verificar as condições da instalação e do motor; Verificar o dimensionamento do motor afim de evitar operação com reduzido rendimento e baixo fator de potência. 26/11/2012 54 Fonte: Catálogo Motores WEG

Principais Defeitos em Motores Elétricos Fonte: 26/11/2012 Catálogo 55 Motores WEG

Fim!!! 26/11/2012 56