Características e especificações de motores de corrente contínua e conversores ca/cc weg

Características e especificações de motores de corrente contínua e conversores...

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DT - 3

Onde quer que haja progresso, a presença do motor elétrico é imprescindível. É ele quem aciona máquinas e equipamentos, a serviço do homem.

O motor elétrico, por desempenhar um papel de relevância em nossos dias, deve ser conhecido, especialmente quanto a seus princípios de funcionamento e construção e os seus critérios de seleção.

A apostila de Características e Especificações de Motores de Corrente Contínua e

Conversores CA/C é um trabalho despretensioso.

Longe de desejar transmitir ensinamentos profundos aos conhecedores da matéria, busca, através de sua linguagem simples e objetiva, suplementar o conhecimento daqueles que especificam, compram e vendem.

É recomendado também para estudantes de nível médio e superior, em especial para os que freqüentam as cadeiras de máquinas e motores.

Deseja-se, sobretudo, prestar mais um serviço de colaboração e orientação, que auxiliem as pessoas a usarem corretamente esse importante instrumento de trabalho que é o motor elétrico.

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1. INTRODUÇÃO6
2. NOÇÕES FUNDAMENTAIS7
2.1. PRINCIPAIS PARTES CONSTRUTIVAS DE UMA MCC7
2.2. IDENTIFICAÇÃO DA MÁQUINA9
2.3. TIPOS DE VENTILAÇÃO10
2.4. CONSTRUÇÃO E LIGAÇÃO1
2.5. PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO1
2.6. TIPOS BÁSICOS DE EXCITAÇÃO12
2.6.1. Excitação Independente12
2.6.2. Excitação Série13
2.6.3. Excitação Composta14
2.7. ESQUEMAS BÁSICOS DE LIGAÇÃO14
2.7.1. Sentido de Rotação14
2.7.2. Especificação dos Bornes15
2.8. FONTES DE ALIMENTAÇÃO15
2.8.1. Tensões Usuais - Acionamentos C15
2.9. FATOR DE FORMA15
2.10. DETERMINAÇÃO DA BOBINA DE INDUÇÃO16
2.1. RENDIMENTO20
3. CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE21
3.1. ALTITUDE21
3.2. TEMPERATURA AMBIENTE21
3.3. ATMOSFERA AMBIENTE21
3.3.1. Ambientes Agressivos21
3.3.2. Ambientes Perigosos2
3.4. GRAUS DE PROTEÇÃO2
3.5. RESISTÊNCIA DE AQUECIMENTO24
4. CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO25
4.1. POTÊNCIA NOMINAL25
4.2. ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA - CLASSE DE ISOLAMENTO25
4.2.1. Aquecimento do Enrolamento25
4.2.2. Vida Útil de uma Máquina de Corrente Contínua25
4.2.3. Classes de Isolamento25
4.3. PROTEÇÃO TÉRMICA26
4.4. REDUÇÃO DE POTÊNCIA PARA ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA DA CLASSE B27
4.5. REGIME DE SERVIÇO27
4.5.1. Regimes Padronizados27
4.5.2. Designação do Regime Tipo30
4.5.3. Fator de Redução de Potência30
4.5.4. Potência Equivalente31
5. CARACTERÍSTICAS DA CARGA ACIONADA32
5.1. POTÊNCIA NOMINAL DO MOTOR32
5.2. ROTAÇÃO NOMINAL32

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5.4. CARGA COM BLOQUEIO NA ARMADURA3
5.5. SENTIDO DE ROTAÇÃO3
5.6. INÉRCIA DA CARGA34
5.7. TEMPO DE ACELERAÇÃO E FRENAGEM34
5.8. SOBRECARGAS MOMENTÂNEAS DURANTE O SERVIÇO35
5.9. SOBRECARGAS DINÂMICAS EM MCC COM EXCITAÇÃO INDEPENDENTE36
6. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS37
6.1. CARCAÇA37
6.2. FORMA CONSTRUTIVA37
6.3. ACOPLAMENTOS38
6.4. ROLAMENTOS38
6.5. PONTAS DE EIXO38
6.6. ACIONAMENTO38
6.7. VIBRAÇÃO39
6.7.1. Suspensão Livre39
6.7.2. Chaveta39
6.7.3. Pontos de Medida39
6.8. BALANCEAMENTO39
6.9. ESCOVAS E PORTA-ESCOVAS40
6.10. COMUTADOR40
6.1. PLACA DE IDENTIFICAÇÃO40
6.12. PINTURA41
6.13. SUSPENSÃO DE INTERFERÊNCIAS DE FAÍSCAS41
7. SELEÇÃO DE MOTORES C42
7.1. ESPECIFICAÇÃO DE UM MOTOR C42
7.2. CARACTERÍSTICAS DE CONJUGADO42
7.3. ESCOLHA DO MOTOR ADEQUADO43
8. ENSAIOS45
8.1. ENSAIOS DE ROTINA45
8.2. ENSAIOS DE TIPO E PROTÓTIPO45

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1. INTRODUÇÃO

Nos tempos atuais, é constante a exigência de aperfeiçoamento nos métodos de produção, bem como racionalização deles, mediante a automação e o controle dos processos envolvidos.

Devido a este fato, mais e mais há a necessidade de controle e variação de velocidade e torque em máquinas elétricas acionantes.

Inicialmente conseguiu-se variações de velocidade mediante o uso de sistemas mecânicos, como caixas de engrenagens, correias e polias, o que muito limita os processos e as máquinas.

Posteriormente, apareceram aplicações onde o controle de rotação é feito mediante o uso de motores de indução (gaiola) e acoplamentos magnéticos. Este método, porém, apresenta um baixo rendimento, causado pelas altas perdas elétricas do acoplamento.

Outra forma de se controlar velocidade é através de motores de anéis, mediante a ajuste da resistência rotórica através de um reostato externo. Este método apresenta um grande inconveniente que é a baixa precisão no controle da velocidade. Por isto é usado apenas na partida destes motores.

Os motores de corrente contínua surgiram como uma forma de solucionar os problemas acima, pois sua velocidade pode ser continuamente alterada mediante a variação da tensão de alimentação. Além disso, os motores C apresentam torque constante em toda a faixa de velocidade - salvo se em região de enfraquecimento de campo, como veremos a seguir. Inicialmente os motores C eram alimentados por geradores de corrente contínua, o que exigia o uso de duas máquinas (sistema WARD-LEONARD).

Posteriormente, com o advento dos semicondutores de potência, apareceram os conversores estáticos à ponte tiristorizada, que é o método mais usado e difundido atualmente.

Os sistemas de velocidade variável utilizando motores de corrente contínua e conversores estáticos aliam grandes faixas de variação de velocidade, robustez e precisão à economia de energia, o que garante um ótimo desempenho e flexibilidade nas mais variadas situações.

Mais recentemente surgiu o controle de velocidade de motores de indução (gaiola) mediante a variação da freqüência de alimentação, através de conversor CA/CA. Este método necessita alguns cuidados em aplicações que exijam baixas rotações e/ou sistemas sincronizados.

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2. NOÇÕES FUNDAMENTAIS

2.1. PRINCIPAIS PARTES CONSTRUTIVAS DE UMA MCC

O motor de C é composto fundamentalmente de duas partes: estator e rotor.

Estator é formado por:

Carcaça É a estrutura suporte do conjunto, também tem a finalidade de conduzir o fluxo magnético.

Pólos de excitação Têm a finalidade de gerar o fluxo magnético. São constituídos de condutores enrolados sobre núcleos de chapas de aço laminadas cujas extremidades possuem um formato que se ajusta a armadura e são chamadas de sapatas polares.

Pólos de comutação São colocados na região interpolar e são percorridos pela corrente de armadura. Sua finalidade é compensar o efeito da reação da armadura na região de comutação, evitando o deslocamento da linha neutra em carga, reduzindo a possibilidade de centelhamento.

Enrolamento de Compensação É um enrolamento distribuído na periferia da sapata polar e percorrido pela corrente de armadura. Sua finalidade é também compensar a reação da armadura, mas agora em toda periferia do rotor, e não somente na região transversal. Evita o aparecimento de faíscas provocadas por uma diferença de potencial entre espiras devido a distribuição não uniforme da indução no entreferro.

Conjunto Porta Escovas e Escovas O porta escovas permite alojar as escovas e está montado de tal modo que possa ser girado para o ajuste da zona neutra. As escovas são compostas de material condutor e deslizam sobre o comutador quando este gira, pressionadas por uma mola, proporcionando a ligação elétrica entre a armadura e o exterior.

Rotor é formado por:

Rotor com Enrolamento Centrado no interior da carcaça, é constituído por um pacote de chapas de aço silício laminadas, com ranhuras axiais na periferia para acomodar o enrolamento da armadura. Este enrolamento está em contato elétrico com as lâminas do comutador.

Comutador É o conversor mecânico que transfere a energia ao enrolamento do rotor. O comutador é constituído de lâminas de cobre isoladas uma das outras por meio de lâminas de mica.

Eixo É o elemento que transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor.

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Figura 2.1.1. - Principais partes construtivas.

1. Coroa. 2. Pólo de excitação com enrolamento. 3. Pólo de comutação com enrolamento. 4. Portas escovas. 5. Eixo. 6. Pacote de chapas do rotor com enrolamento. 7. Comutador. 8. Rolamentos. 9. Mancal. 10. Caixa de ligações.

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2.2. IDENTIFICAÇÃO DA MÁQUINA

A identificação da máquina é a referência do fabricante e é composta por uma combinação de letras e algarismos, conforme abaixo:

DN F160.190S

Especifica ser máquina de corrente contínua

C - Máquinas Compensadas N - Máquinas Não Compensadas

Tipo de Refrigeração

F -Ventilação forçada independente D - Ventilação forçada por dutos S - Auto ventilado E - Sem ventilação X - Ventilação forçada independente axial A - Ventilação por meio de trocador de calor Ar - Ar W - Ventilação por meio de trocador de calor Ar - Água

Carcaça IEC

Comprimento do pacote de chapas (m)

Comprimento da tampa traseira

M - tampa média
Carcaça 500:S - tampa curta

Carcaça 90 a 132: S - tampa curta (tamanho único) Carcaça 160 a 450: S - tampa curta

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