Universidade do Estado de Mato Grosso Campus Sinop Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas ACIONAMENTO DE MÁQUINAS ROGÉRIO LÚCIO LIMA Sinop Outubro de 2016
CURSO: Bacharelado em Engenharia Elétrica PERÍODO LETIVO: 2016.2 DISICIPLINA: Acionamento de Máquinas - AM HORÁRIO: Quarta feira/sexta feira: 7:00-8:50 Período: 8º Semestre Sala: Sistema de avaliação de aprendizagem: A1 = (EPC+LE)*0,1; A2 = P1*0,5; A3 = P2*0,4; MF (Média Final) = A1+A2+A3: MF 7,0 Aprovado 75% de presença 5,0 MF 7,0 Exame 75% de presença MF 5,0 reprovado EPC Exercício p/ casa; LE Lista de Exercício. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 2
Datas de Provas P1 02/12/2016 P2 03/02/2016 Calendário de Aulas: Outubro: 14, 19, 21, 26; Novembro: 04, 09, 11, 16, 18, 23, 25, 30; Dezembro: 07, 09, 14, 16, 21, 23; Janeiro: 11, 13, 18, 20, 25, 27; Fevereiro: 01, 08, 10, 15. Contatos: Sala Q5 (Sala de Projetos) Email: rogerio.lucio.lima@gmail.com Material didático: http://sinop.unemat.br/site/professores/professor-interativo/ Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 3
Acionamento de Máquinas Ementa: Partidas manuais e automáticas de velocidade rotativa de CC e CA; Controle manual e automático de velocidade de motores CC; motores CA monofásicos e trifásicos; Especificação de motores; Regime de serviços dos motores elétricos; Controle estático; Sistema de controle de realimentação automática; Proteção térmica de motores; Reguladores de tensão; Reguladores de velocidade; Símbolos e esquemas normalizados de circuitos de controle. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 4
Acionamento de Máquinas Bibliografia Básica 1. BIM, E.; Máquinas elétricas e acionamentos: uma introdução, Editora Elsevier, 2009. 2. FITZGERALD, A. E.; KINGLEY, C. Jr.; UMANS, S. D. Máquinas elétricas com introdução à eletrônica de potência, 6ª Ed., Bookman, 2006. 3. RASHID, M. H.; Tradução Carlos Alberto Favato; revisão Antônio Pertence Júnior, Eletrônica de potência: circuitos, dispositivos e aplicações, Makron Books, São Paulo, 1999. Bibliografia Complementar 4. FILHO, J. M.; Instalações elétricas industriais, 7ª Ed., LTC, Rio de Janeiro, 2007. 5. PAPENKOR, F.; Diagramas elétricos de comando e proteção, EDUSP. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 5
O motor elétrico de indução é a máquina destinada a transformar a energia elétrica em energia mecânica. É o mais utilizado dentre todos os tipos existentes, sendo que os trifásicos de indução são os mais significativos, quer em número, quer em consumo. Vantagens Utilização da E.E. em sua forma convencional; Facilidade de transporte; Limpeza; Simplicidade de acionamento; Construção simples; Robustos e grande versatilidade de adaptação as cargas. Construtivamente o MIT é uma máquina relativamente robusta, composto fundamentalmente de duas partes: ESTATOR e o ROTOR. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 6
Estator composto pela carcaça que é a estrutura suporte do conjunto, normalmente um ferro fundido, aço ou alumínio resistente a corrosão e com aletas. Enrolamentos: 3(três) enrolamentos ou 6(seis) conjuntos de bobinas iguais; características elétricas idênticas (resistência, reatância, tensão e corrente elétrica); Motores com 3 bobinas (sistemas trifásicos) 2 níveis de tensões diferentes: Ligação em triângulo; Ligação em estrela. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 7
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Enrolamentos: Motores com 6 bobinas 12 terminais Ligação em triângulo Paralelo ( p); Série ( s); Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 9
Enrolamentos: Motores com 6 bobinas 12 terminais Ligação em estrela Paralelo (Yp); Série (Ys); Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 10
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Conforme NBR 7094, o MIT deve funcionar satisfatoriamente quando alimentado com tensões entre +/- 10% da tensão nominal, desde que a frequência seja nominal. Havendo variação das duas, a soma (tensão e frequência) não de ultrapassar 10%. Os efeitos dependem das características construtivas e da carga mecânica acoplada ao eixo, o efeito aproximado encontra-se apresentado na tabela a seguir: Desempenho do motor Tensão 10% acima da nominal Tensão 10% abaixo da nominal Conjugado de partida e máximo Aumenta 21% Diminui 19% Corrente de partida Aumenta 10 a 12% Diminui 10 a 12% Corrente a plena carga Diminui 7% Aumenta 11% Escorregamento Diminui 17% Aumenta 23% Rotação Aumenta 1% Diminui 1,5% Rendimento Aumenta 1% Diminui 2% Fator de potência Diminui 3% Aumenta 1% Temperatura Diminui 3% Aumenta 6% Ruído magnético sem carga Ligeiro aumento Ligeira diminuição Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 13
Vida útil do MIT Rolamento pode oferecer dificuldade maior de giro no eixo, bloquear o próprio eixo e em outras situações poderá inclusive, devido ao seu desbalanceamento encostar no estator e consequentemente provocar sua queima. Enrolamento ao avaliar útil do motor temos que acompanhar com muito cuidado o estado de isolação do enrolamento. Esta é afetada por muitos fatores, como excesso de temperatura, umidade, vibrações, ambiente corrosivos e outros. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 14
Vida útil do MIT Através das devidas análises, verificamos que a vida útil de um motor elétrico é normalmente muito superior a própria máquina mecânica acionada, controlarmos basicamente 3 parâmetros: A qualidade dos rolamentos; Resistência de isolamento (umidade); Temperatura trabalho dos enrolamentos. A seleção adequada de um motor, depende parâmetros tais como: custo inicial, capacidade da rede de suprimento, necessidade de correção do fator de potência, conjugado requerido, efeito da inércia da carga, necessidade ou não de uma regulação de velocidade, exposição em ambientes úmidos, poluídos e/ou agressivos, temperatura ambiente, altitude, custo da energia elétrica e a qualidade da energia elétrica. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 15
Vida útil do MIT Através das devidas análises, verificamos que a vida útil de um motor elétrico é normalmente muito superior a própria máquina mecânica acionada, controlarmos basicamente 3 parâmetros: A qualidade dos rolamentos; Resistência de isolamento (umidade); Temperatura trabalho dos enrolamentos. A seleção adequada de um motor, depende parâmetros tais como: custo inicial, capacidade da rede de suprimento, necessidade de correção do fator de potência, conjugado requerido, efeito da inércia da carga, necessidade ou não de uma regulação de velocidade, exposição em ambientes úmidos, poluídos e/ou agressivos, temperatura ambiente, altitude, custo da energia elétrica e a qualidade da energia elétrica. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 16
Acionamento do MIT Não havendo nenhuma recomendação especial, os motores são projetados para serem acionados com tensão nominal. Entretanto, isto tem como grande inconveniente o pico de corrente de partida que podem provocar: Quedas de tensões acentuadas: Atuação de sensores de subtensão; Quedas acentuadas de tensão nos atuadores eletromecânicos; Interferências nos equipamentos eletrônicos e microprocessados. A nível de projeto, quando o seu desenvolvimento de maneira integrada, estas perturbações podem ser controladas e os motores serem acionados com tensões nominais (partida direta). Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 17
Acionamento do MIT De acordo com os valores mínimos estabelecidos pela norma NBR 5410/2004, os percentuais admissíveis de queda de tensão em regime permanente, encontra-se apresentados a seguir: Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 18
Acionamento do MIT Além da tabela anterior, algumas prescrições devem ser seguidas: 1. Nos circuitos onde circulam componentes harmônicas devem ser considerados os valores das correntes de diferentes ordens; 2. A queda de tensão nos terminais dos dispositivos de partida de motores elétricos durante o acionamento não deve ser superior a 10% da tensão nominal; 3. Podem ser toleradas quedas de tensão superiores a 10% desde que não afetem as demais cargas em operação; 4. Para o calculo da queda de tensão durante o acionamento de um motor, pode-se considerar o fator de potência igual a 0,30. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 19
Motor de Indução com rotor gaiola de esquilo Este é o motor mais utilizado na indústria atualmente. Tem a vantagem de ser mais econômico em relação aos motores monofásicos tanto na construção como na utilização. Além disso, escolhendo o método de partida ideal, tem um leque muito maior de aplicações. O rotor em gaiola de esquilo é constituído por um núcleo de chapas ferromagnéticas, isoladas entre si, sobre o qual são colocadas barras de alumínio (condutores), dispostas paralelamente entre si e unidas nas suas extremidades por dois anéis condutores em alumínio, que provocam curto-circuito nos condutores. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 20
Motor de Indução com rotor gaiola de esquilo A vantagem desse rotor em relação ao rotor bobinado é que resulta em uma construção do induzido mais rápida, mais prática e mais barata; Trata-se de um motor robusto, barato, de rápida produção, que não exige coletor (órgão sensível e caro) e de rápida ligação à rede; A principal desvantagem é que o torque de partida é reduzido em relação à corrente absorvida pelo estator Apesar de ser utilizado em casos com velocidades constantes de serviço, aplica-se, preferencialmente, quando as velocidades de serviço são variáveis. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 21
Motor de rotor bobinado ou anéis Difere do motor de rotor em gaiola de esquilo apenas quanto ao rotor, constituído por um núcleo ferromagnético laminado sobre o qual são alojadas as espiras que constituem o enrolamento trifásico, geralmente em estrela. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 22
Motor de rotor bobinado ou anéis O motor de rotor bobinado substitui o de rotor gaiola de esquilo em potências muito elevadas devido ao abaixamento da corrente de partida permitido pela configuração do rotor; Os rotores bobinados são muito empregado empregados quando necessita de partida em a tensão plena de armadura, com grande conjugado de partida e corrente de linha moderada na partida; Por intermédio do dimensionamento, os resistores fazem o motor trabalhar com escorregamento muito maior que o convencional (> 5%); Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 23
Motor de rotor bobinado ou anéis Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 24
Acionamento de Máquinas Simbologia Elétrica Bibliografia COTRIM, A. A. M. B. Instalações Elétricas. São Paulo. CREDER, H. Instalações Elétricas. 14 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos. 4 ed. São Paulo: Editora Érica, 2008. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas