(Parte 7 de 18)

4.2.2Motores de duas velocidades com enrolamento por comutaçªo de pólos

O sistema mais comum que se apresenta Ø o denominado ligaçªo Dahlander . Esta ligaçªo implica numa relaçªo de pólos de 1:2 com consequente relaçªo de rotaçªo de 1:2. Podem ser ligadas da seguinte forma (figura 4.1):

- Conjugado constante O conjugado nas duas rotaçıes Ø constante e a relaçªo de potŒncia Ø da ordem de 0,63:1. Neste caso o motor tem uma ligaçªo de D/Y. Exemplo: Motor 0,63/1cv - IV/I pólos - D/Y. Este caso se presta as aplicaçıes cuja curva de torque da carga permanece constante com a rotaçªo.

- PotŒncia constante Neste caso, a relaçªo de conjugado Ø 1:2 e a potŒncia permanece constante. O motor possui uma ligaçªo Y/D Exemplo: 10/10cv - IV/I pólos - Y/D.

- Conjugado variÆvel Neste caso, a relaçªo de potŒncia serÆ de aproximadamente 1:4. É muito aplicado às cargas como bombas, ventiladores. Sua ligaçªo Ø Y/Y. Exemplo: 1/4cv - IV/I pólos - Y/Y.

Figura 4.1 - Resumo das ligaçıes Dahlander

4.2.3 Motores com mais de duas velocidades

É possível combinar um enrolamento Dahlander com um enrolamento simples ou mais. Entretanto, nªo Ø comum, e somente utilizado em aplicaçıes especiais.

4.3 Variaçªo do escorregamento

Neste caso, a velocidade do campo girante Ø mantida constante, e a velocidade do rotor Ø alterada de acordo com as condiçıes exigidas pela carga, que podem ser: a)variaçªo da resistŒncia rotórica b)variaçªo da tensªo do estator c)variaçªo de ambas, simultaneamente. Estas variaçıes sªo conseguidas atravØs do aumento das perdas rotóricas, o que limita a utilizaçªo desse sistema.

4.3.1 Variaçªo da resistŒncia rotórica Utilizado em motores de anØis. Baseia-se na seguinte equaçªo:

wo . Two . T onde:pj2=Perdas rotóricas (W) wo=Rotaçªo síncrona em rd/s T=Torque ou conjugado do rotor

A inserçªo de uma resistŒncia externa no rotor faz com que o motor aumente o S, provocando a variaçªo de velocidade.

4.Regulagem da velocidade de motores assíncronos de induçªo

D-21 ESPECIFICA˙ˆO

Figura 4.2 - Curva de conjugado com variaçªo da resistŒncia rotórica

4.3.2 Variaçªo da tensªo do estator É um sistema pouco utilizado, uma vez que tambØm gera perdas rotóricas e a faixa de variaçªo de velocidade Ø pequena.

4.4 Inversores de freqüŒncia Maiores informaçıes sobre o uso de inversores de freqüŒncia para controle de velocidade, ver capítulo 9.3.

D-2 ESPECIFICA˙ˆO

5.1.1 Aquecimento do enrolamento

Perdas A potŒncia œtil fornecida pelo motor na ponta do eixo Ø menor que a potŒncia que o motor absorve da linha de alimentaçªo, isto Ø, o rendimento do motor Ø sempre inferior a 100%. A diferença entre as duas potŒncias representa as perdas, que sªo transformadas em calor, o qual aquece o enrolamento e deve ser dissipado para fora do motor, para evitar que a elevaçªo de temperatura seja excessiva. O mesmo acontece em todos os tipos de motores. No motor de automóvel, por exemplo, o calor gerado pelas perdas internas tem que ser retirado do bloco pelo sistema de circulaçªo de Ægua com radiador ou pela ventoinha, em motores resfriados a ar.

Dissipaçªo do calor O calor gerado pelas perdas no interior do motor Ø dissipado para o ar ambiente atravØs da superfície externa da carcaça. Em motores fechados essa dissipaçªo Ø normalmente auxiliada pelo ventilador montado no próprio eixo do motor. Uma boa dissipaçªo depende: mda eficiŒncia do sistema de ventilaçªo; mda Ærea total de dissipaçªo da carcaça; mda diferença de temperatura entre a superfície externa da carcaça e do ar ambiente (text - ta).

a)O sistema de ventilaçªo bem projetado, alØm de ter um ventilador eficiente, capaz de movimentar grande volume de ar, deve dirigir esse ar de modo a varrer toda a superfície da carcaça, onde se dÆ a troca de calor. De nada adianta um grande volume de ar se ele se espalha sem retirar o calor do motor.

b)A Ærea total de dissipaçªo deve ser a maior possível. Entretanto, um motor com uma carcaça muito grande, para obter maior Ærea, seria muito caro e pesado, alØm de ocupar muito espaço. Por isso, a Ærea de dissipaçªo disponível Ø limitada pela necessidade de fabricar motores pequenos e leves. Isso Ø compensado em parte, aumentando-se a Ærea disponível por meio de aletas de resfriamento, fundidas com a carcaça.

c)Um sistema de resfriamento eficiente Ø aquele que consegue dissipar a maior quantidade de calor disponível, atravØs da menor Ærea de dissipaçªo. Para isso, Ø necessÆrio que a queda interna de temperatura, mostrada na figura 5.1, seja minimizada. Isto quer dizer que deve haver uma boa transferŒncia de calor do interior do motor atØ a superfície externa.

O que realmente queremos limitar Ø a elevaçªo da temperatura no enrolamento sobre a temperatura do ar ambiente. Esta diferença total ( D t) Ø comumente chamada elevaçªo de temperatura do motor e, como Ø indicado na figura 5.1, vale a soma da queda interna com a queda externa.

Figura 5.1

Como vimos, interessa reduzir a queda interna (melhorar a transferŒncia de calor) para poder ter uma queda externa maior possível, pois esta Ø que realmente ajuda a dissipar o calor. A queda interna de temperatura depende de diversos fatores como indica a figura 5.1, onde as temperaturas de certos pontos importantes do motor estªo representadas e explicadas a seguir: A-Ponto mais quente do enrolamento, no interior da ranhura, onde Ø gerado o calor proveniente das perdas nos condutores.

AB-Queda de temperatura na transferŒncia de calor do ponto mais quente atØ os fios externos. Como o ar Ø um pØssimo condutor de calor, Ø importante que nªo haja vazios no interior da ranhura, isto Ø, as bobinas devem ser compactas e a impregnaçªo com verniz deve ser perfeita.

B-Queda atravØs do isolamento da ranhura e no contato deste com os condutores de um lado, e com as chapas do nœcleo, do outro. O emprego de materiais modernos melhora a transmissªo de calor atravØs do isolante; a impregnaçªo perfeita, melhora o contato do lado interno, eliminando espaços vazios; o bom alinhamento das chapas estampadas, melhora o contato do lado externo, eliminando camadas de ar que prejudicam a transferŒncia de calor.

BC-Queda de temperatura por transmissªo atravØs do material das chapas do nœcleo.

C-Queda no contato entre o nœcleo e a carcaça. A conduçªo de calor serÆ tanto melhor quanto mais perfeito for o contato entre as partes, dependendo do bom alinhamento das chapas, e precisªo da usinagem da carcaça. Superfícies irregulares deixam espaços vazios entre elas, resultando mau contato e, portanto, mÆ conduçªo do calor e elevada queda de temperatura neste ponto.

CD-Queda de temperatura por transmissªo atravØs da espessura da carcaça.

Graças a um projeto moderno, uso de materiais avançados, processos de fabricaçªo aprimorados, sob um permanente Controle de Qualidade, os motores WEG apresentam uma excelente transferŒncia de calor do interior para a superfície, eliminando pontos quentes no enrolamento.

Temperatura externa do motor Era comum, antigamente, verificar o aquecimento do motor, medindo, com a mªo, a temperatura externa da carcaça. Em motores modernos, este mØtodo primitivo Ø completamente errado. Como vimos anteriormente, os critØrios modernos de projeto, procuram aprimorar a transmissªo de calor internamente, de modo que a temperatura do enrolamento fique pouco acima da temperatura externa da carcaça, onde ela realmente contribui para dissipar as perdas. Em resumo, a temperatura da carcaça nªo dÆ indicaçªo do aquecimento interno do motor, nem de sua qualidade. Um motor frio por fora pode ter perdas maiores e temperatura mais alta no enrolamento do que um motor exteriormente quente.

5.1.2 Vida œtil do motor

Sendo o motor de induçªo, uma mÆquina robusta e de construçªo simples, a sua vida œtil depende quase exclusivamente da vida œtil da isolaçªo dos enrolamentos. Esta Ø afetada por muitos fatores, como umidade, vibraçıes, ambientes corrosivos e outros. Dentre todos os fatores, o mais importante Ø, sem dœvida a temperatura de trabalho dos materiais isolantes empregados. Um aumento de 8 a 10 graus na temperatura da isolaçªo reduz sua vida œtil pela metade. Quando falamos em diminuiçªo da vida œtil do motor, nªo nos referimos às temperaturas elevadas, quando o isolante se queima e o enrolamento Ø destruído de repente. Vida œtil da isolaçªo (em termos de temperatura de trabalho, bem abaixo daquela em que o material se queima), refere-se ao envelhecimento gradual do isolante, que vai se tornando ressecado, perdendo o poder isolante, atØ que nªo suporte mais a tensªo aplicada e produza o curto-circuito. A experiŒncia mostra que a isolaçªo tem uma duraçªo praticamente ilimitada, se a sua temperatura for mantida abaixo de um certo limite. Acima deste valor, a vida œtil da isolaçªo vai se tornando cada vez mais curta, à medida que a temperatura de trabalho Ø mais alta. Este limite de temperatura Ø muito mais baixo que a temperatura de queima do isolante e depende do tipo de material empregado. Esta limitaçªo de temperatura se refere ao ponto mais quente da isolaçªo e nªo necessariamente ao enrolamento todo. Evidentemente, basta um ponto fraco no interior da bobina para que o enrolamento fique inutilizado.

5. Características em regime

D-23 ESPECIFICA˙ˆO

5.1.3 Classes de isolamento Definiçªo das classes Como foi visto anteriormente, o limite de temperatura depende do tipo de material empregado. Para fins de normalizaçªo, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela combinaçªo de vÆrios materiais) sªo agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida œtil. As classes de isolamento utilizadas em mÆquinas elØtricas e os respectivos limites de temperatura conforme NBR-7094, sªo as seguintes:

Classe A(105 ”C) Classe E(120 ”C) Classe B(130 ”C) Classe F(155 ”C) Classe H(180 ”C) As classes B e F sªo as comumente utilizadas em motores normais.

5.1.4Medida de elevaçªo de temperatura do enrolamento

É muito difícil medir a temperatura do enrolamento com termômetros ou termopares, pois a temperatura varia de um ponto a outro e nunca se sabe se o ponto da mediçªo estÆ próximo do ponto mais quente. O mØtodo mais preciso e mais confiÆvel de se medir a temperatura de um enrolamento Ø atravØs da variaçªo de sua resistŒncia ôhmica com a temperatura, que aproveita a propriedade dos condutores de variar sua resistŒncia, segundo uma lei conhecida. A elevaçªo da temperatura pelo mØtodo da resistŒncia, Ø calculada por meio da seguinte fórmula, para condutores de cobre:

D t = t2 - ta = —( 235 + t1 ) + t1 - ta

onde:D t=Ø a elevaçªo de temperatura;

5.1.5 Aplicaçªo a motores elØtricos A temperatura do ponto mais quente do enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da classe. A temperatura total vale a soma da temperatura ambiente com a elevaçªo de temperatura D t mais a diferença que existe entre a temperatura mØdia do enrolamento e a do ponto mais quente. As normas de motores fixam a mÆxima elevaçªo de temperatura D t, de modo que a temperatura do ponto mais quente fica limitada, baseada nas seguintes consideraçıes: a)A temperatura ambiente Ø, no mÆximo 40 oC, por norma, e acima disso as condiçıes de trabalho sªo consideradas especiais. b)A diferença entre a temperatura mØdia e a do ponto mais quente nªo varia muito de motor para motor e seu valor estabelecido em norma, baseado na prÆtica Ø 5 oC, para as classes A e E, 10 oC para as classes B, F e H.

As normas de motores, portanto, estabelecem um mÆximo para a temperatura ambiente e especificam uma elevaçªo de temperatura mÆxima para cada classe de isolamento. Deste modo, fica indiretamente limitada a temperatura do ponto mais quente do motor. Os valores numØricos e a composiçªo da temperatura admissível do ponto mais quente, sªo indicados na tabela 5.1 abaixo:

Tabela 5.1 - Composiçªo da temperatura em funçªo da classe de isolamento

Para motores de construçªo naval, deverªo ser obedecidos todos os detalhes particulares de cada entidade classificadora, conforme tabela 5.2.

Tabela 5.2 - Correçªo das temperaturas para rotores navais

MÆxima sobreelevaçªo de

(Parte 7 de 18)

Comentários