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30/05/2012
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DIMENSIONAMENTO DE MOTORES
COM CARGA ACIONADA
Eletricidade Industrial Fatec Mogi Mirim Prof. Gerson R. Luqueta
Para dimensionamento
necessitamos conhecer:
Conjugado requerido pela carga
Rotao requerida
Tipo de acoplamento
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Potncia nominal
No acoplamento direto dada por:
Onde: Pn = potncia nominal em Watts do motor
Cn= Conjugado nominal do motor em mN
n = rotao nominal do motor em rps
Conjugado com acoplamento
No acoplamento com redutor dada por:
Onde: Nac Rotao da carga em rps
Cc = Conjugado nominal da carga em mN
Nc = rotao nominal da carga em rps
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Conjugado com acoplamento
O rendimento do acoplamento dado por:
Onde: Pc = Potncia transmitida carga em Watts
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Conjugado da carga
x
cpc nkCC +=
Onde: Cc = Conjugado resistente da carga Cp = Conjugado da carga na rotao zero Kc = Constante que depende da carga x = parmetro do tipo de carga.
Carga constante
X=0
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Conjugado linear
X=1
Conjugado quadrtico
X=2
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Conjugado hiperblico
X=-1
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Conjugado resistente mdio
Conjugado resistente mdio
1
1.
12
1
1
1
2
+
+=
++
xnn
nnkCC
xx
cpRmed
X=0 cpRmed kCC +=
X=1 nkCC cpRmed2
1+=
X=2 2
3
1nkCC cpRmed +=
X=-1 CpCRmed =
12 nnnn ==
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Tempo de acelerao
O tempo de acelerao permite verificar se o motor consegue acionar a carga dentro das condies de estabilidade trmica.
o tempo que o motor gasta para acionar a carga desde a rotao zero at a nominal
O ideal que o tempo de acelerao seja menos que o tempo de rotor bloqueado.
Tempo de acelerao
Onde: Jm = Momento de inrcia do motor
Jce = Momento de inrcia da carga
CRmed = Conjugado resistente mdio
Cmmed = conjugado motor mdio.
+=
RmedMmed
cema
CC
JJnt 2
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Conjugado motor mdio
Motores categoria N e H:
Motores categoria D
81,9...45,0 max nnn
p
Mmed CC
C
C
CC
+=
n
n
p
Mmed CC
CC ..6,0
=
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Exemplo de dimensionamento
Bombas
Podem ser Radial, Helicoidal ou Axial
Para o dimensionamento devemos considerar: Rede eltrica
Ambiente
Formas construtivas
Caractersticas da bomba
Exemplo
Rede U=440V
F=60Hz
Partida Direta
Ambiente Atmosfera limpa
Caractersticas construtivas Horizontal
Rotao sentido horrio
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Exemplo
Caractersticas de bombeamento Conjugado mdio na carga(Ccn) = 500Nm
Rotao na bomba = 1750 rpm
Momento de inrcia na bomba (Jc) = 6kgm2
Acoplamento direto
Exemplo
Curva conjugado x rotao na bomba:
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Soluo
A) Rotao Acoplamento direto 1750 rpm = 29,17 rps
B) Potncia nominal do motor:Pn=6,28.29,17.500 = 91594 W
Pn aprox = 125CV
C) Conjugado de rotor bloqueado (da curva):
Cp = 0,12.500 = 60Nm
Soluo
D) Constante Kc (conjugado quadrtico)
Kc = (Cc Cp)/n2
Kc = (500-60)/29,172 = 0,517
E) Conjugado resistente mdio:
Crmed = 60+1/3.0,517.(29,17)2
Crmed = 206,6 Nm
x
cpc nkCC +=
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E) Conjugado motor mdio
Cn = 50 kgfm
Cp/Cn = 2,2
Cmax/Cn = 2,3
Cmmed = 0,45.(2,2+2,5).50,3.9,81 = 1043 Nm
Soluo
F) Tempo de acelerao
Como acoplamento direto
Jce = Jc = 6kgm2
ta= 6,28.29,67.(1,93+6,0)/(1043-206,6)
ta = 1,8s ta < trb
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Especificao final
Motor tipo gaiola de esquilo Potncia de 125CV Tenso 440 volts Frequncia 60 Hz 4 plos IP55 Classe isolao F Regime de trabalho S1 Categoria N Forma construtiva B3N
Exemplo 2 - Transportador
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O que temos que saber
Velocidade da correia (m/s) Comprimento da correia (m) Largura da correia (m) Altura de elevao(m) Carga (t/h) Momento inrcia da correia (kgm2) Momento de inrcia da carga (kgm2) Conjugado de carga (Nm) Dimetro do tambor de acionamento (m) Dados de acoplamento
Dados de Clculo
Velocidade da correia = 4m/s Comprimento da correia = 15m Largura da correia = 75cm Altura de elevao = 5m Carga= 120 t/h Momento inrcia da correia = 3,2 kgm2
Momento de inrcia da carga = 8,8 kgm2
Dimetro do tambor de acionamento = 200mm Rendimento do acoplamento = 0,95 Fator de reduo do acoplamento = 0,334
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O que calcular:
Rotao do motor
Potncia requerida do motor
Conjugado mdio resistente
Conjugado motor mdio
Tempo de acelerao
Rotao do motor:
c
cc
D
Vn
.=
R
nn c=
Onde:nc = rotao do tamborDc = Dimetro do tamborR = fator de reduon = Rotao do motor
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Potncia requerida
Pt=P1+P2+P3
P1 = Potncia de acionamento em vazio
P2 = Potncia para transportar a carga na Horizontal
P3 = Potncia de elevao a uma altura H qualquer
Tabela P1
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Tabela P2
Tabela P3
CRmed
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Soluo
Caractersticas finais
Motor trifsico gaiola de esquilo
Potncia 7,5kW
Tenso 380V / 60Hz
6 plos
Categoria N (?)
Demais caractersticas conforme norma.
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Referncias
Curso de especificao de motores Eltricos da WEG
Apostila de motores eltricos WEG
Bibliografia bsica do curso.