Acionamentos elétricos talhas
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Motores para Talhas
0 10 20 30 40 50 600
20
40
60
80
100
120
140
Potência Instantânea (cv)
Potência Média (cv)
Potência Eficaz (cv)
Tempo (ms)
Potê
ncia
Solicit
ad
a (
cv)
Potência
Fech
ar
Man
díb
ula
s
6
sLevantamento 15
s
Ab
rir
Man
díb
ula
s
10
s
Abaixamento 12 s
Repouso 20 s
2
0
2
1( )
F F
P
F
T
ef
i ief
ii
v
P p t dtT
P tP
tt
k
Motor a ser Escolhido Potência Eficaz 64,1 cv Motor Comercial 75 cv Potência de Pico 120 cv
0 10 20 30 40 50 60 700
20
40
60
80
100
120
140
Potência Instantânea (cv)
Potência Média (cv)
Potência Eficaz (cv)
Tempo (ms)
Potê
nci
a S
olici
tada (
cv)
Exemplo 1 Um motor para
acionamento de uma eclusa em uma barragem...
Motor Comercial 175 cv 360 cv durante
levantamento??? quedas de tensão durante
o levantamento??? Se o motor fosse freado???
OperaçãoDuração
(s)Potência
(cv)Levantamento 35 360Espera (motor funcionando) 90 0Abaixamento 30 290Repouso (motor desligado) 300 0
2 2360 35 290 30166,4cv
30035 30 90
3
efP
Motor Comercial 200 cvnom nom
nom nom
kW200cv 736
cv147.200kW
C n
C n
× = ×
× =
min 2,1 805 1.690 N mC = × = × levantamento
360 7361.421 N m
21.780
60
C ×
= = ××
×
O conjugado mínimo do motor não pode ser, em nenhum momento menor que 1,3 vezes o conjugado resistente.
Motor Comercial 200 cv
0,45 2.012 2.012 1.421 390 N mACC
Potência Disponível sem afetar a Integridade do Motor
2
3600
3600 2
Potência disponível para acionar a carga
Potência nominal do motor
constante função de:
partida 1
fre
ppfr ac
ndisp nom
ac
disp
nom
pfr
pfr
Ik n t
IP P
n t
P
P
k
k
nagem 3
reversão 4
número de paradas, frenagens ou reversões por hora
pfr
pfr
k
k
n
Exemplo 2 Motor P = 50 cv; tac = 0,5 s;
10 partidas/hora; Ip/In = 6,4. Pcarga = 45 cv; regime contínuo
Se no lugar de partir e desernegizar, fossem feitas reversões
23600 1 10 0,5 6,448,6cv
3600 2 10 0,5disp nomP P
23600 4 10 0,5 6,444,0cv
3600 2 10 0,5disp nomP P
Perdas em Motores ElétricosS
P
Q Q
útil
Cu Fe Vent.
Considerações Perdas no Ferro não dependem da carga
Perdas no Cobre dependem da carga
Valores típicos para densidades de corrente e densidade de fluxo
2
2
3 6A mm
1 1,6Wb mB
200 cv, 4 pólos 380/660 V
Comportamento Térmico Considerar-se-á a máquina um corpo
homogêneo do ponto de vista térmico: Q [Watt]
B [Watt / °C]
C [J / °C]
Dq [°C]
Q dt B dt C d
dQ B C
dt
max
1
1
Bt
C
tC
B
Qt e
B
t e
Reanalizando a equação
dis
0
max max dis max
dis max dis
dis
dis
0
dis
S k
Q
Q dt S k m c d
Q B Q S k
S k dt S k dt m c dQ dt B dt C d d S k
d dtQ B
d dC
Cdt
C m c
B k
dt t
S
d
00
max
max max
dis
0
max00max
maxmax max 0
max
max
ln
ln ln ln
1
o
t t
o
tt t
o
m cd
m cdtS k
dt d t
t
e e
Normalmente zero
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.000.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
Resfriamento sem cargaResfriamento desligadoAquecimentoTemperatura Máxima
t /
/
m
ax
Constante de Tempo
0,63
0,95
t 30 min ~ 2 h
Regime Intermitente
Tempo
Tem
per
atu
ra
N Rn R
N Rm
N R
N R
t t
t t
Potência, Aquecimento e Refrigeração dos MITs
Métodos de Frenagem Elétrica
Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [1]
AC M R
M R
dC C C J
dtJ
dt dC C
Sendo A2 o calor desenvolvido no rotor
2
1
2 2
1 1
2
1 2
1
2
2 22
0; 122
02
22
como
1
1
1
2
s N
R
t
sM Ro
s
s s
s sRM Rs s
ss s
sC s
s
JA s p dt s C d
C C
d ds
JA s C ds J s ds
CC CC
A J s dsA
A J
Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [2]
Partida
Frenagem
Reversão
22
3
2 sA J
22 2 sA J
22
1
2 sA J
Contra-corrente Alto torque de frenagem Relés de baixa velocidade (deslig. contra-
corrente) Tem efeito térmico de 3 partidas Sensores térmicos Número admissível de frenagens em 1 hora
2 4 6 8 1050 350 160 110 80 6560 420 190 130 95 80
Número de PólosFreqüência(Hz) k fren
2
2 2
1800 1
2
sol
nom
fren
p solfren
nom nom
P
PN
I Pt
I P
2
0,45
cfren m c
m
fren
par máx
nk J J
nt
C C
solicitada
Corrente contínua
Ecc
Ecc
Normalmente aplicado em motores de anéis onde as resistências externas dissipam as perdas oriundas da frenagem
Aquece menos que contracorrente
Exemplo de dimensionamento de motores para regimes intermitentes
Exemplo Talha Dimensionar um motor que aciona uma talha
com as características: Alimentação: 220V, 60Hz, partida direta. Ambiente: 40°C, 1000m, norma Construção: horizontal, ambos os sentidos de
rotação, isolamento B
Exemplo Talha [cont.]
Rend. 0,9600 Classe de Oper.
1Cm (120 ciclos/h – 20% de ED)
MOTOR REDUTOR
400 kgf
0,8 m/s
R = 0,041
0,22 m
Jr = 0,01191 kgm2
Jac = 0,00200 kgm2
acopamento
Jp = 0,03 kgm2
DE TEMPO LIMITADOED% Manobras/h Período de Operação (min)
1 Dm 15 90 7,51 Cm 20 120 7,51 Bm 25 150 151 Am 30 180 152 m 40 240 303 m 50 300 304 m 60 360 605 m 60 360 > 60
CLASSEREGIME
INTERMITENTE PERIÓDICO
Exemplo Talha, cálculos iniciais
400 9,81 0,83,27kW
0,96P
0,81,16rps
0,22
28,3rps1,164 pólos
1698rpm0,041
cn
n
Potência Solicitada
3,7 kW / 5 cv, IV pólos
Rotação da Polia
Exemplo Talha, ciclo de trabalho
tF tR
TTempo
Altura
tF tR
2%
2
360030s
1200,2 15 3 s
2 15 s ED20%15 3 12 s
F F
F R F R
FF R F R
R
t tED
t t t t
T
tT t t t t
t
Exemplo Talha, inércia
2 2
2
2 2 6 2
0,8400 4,82kg m
2 2 1,16
4,82 0,04 7.712 10 kg m
cc
cRe c
vJ m
n
J J R
Carga:
Polia:
Total:
2 2 6 20,03 0,04 48 10 kg mpRe pJ J R
carga polia acoplamentorotor
6 6 6 6
3 2
7.712 10 48 10 11.190 10 2.000 10
21,67 10 kg m
tRe
tRe
J
J
Exemplo Talha, motor 3,7 kW, IV pólos
2
15A 3,0 1710 rpm 28,5rps
0,01191kg m 8,0 3,0
2,0kgf m 19,62 N m
pn n
n
p mm
n n
n
CI rpm
C
I CJ
I C
C classe B
Exemplo Talha, motor
0,45 19,62 3,0 3,0 52,97 N mmC
no eixo do motor
na carga33,27 10449,8 N m 449,8 0,04 18,0 N m
2 1,16
PC
c cRmC C
321,670 102 28,5 0,11s
52,97 18,0at
Exemplo Talha, motor
Tempo
Corrente
Ip
IN
0,11 s
2,89 12 s
15 s
2 2 2
2
8,0 0,11 1 2,89
3 12 / 3
1,41
a F
Ra F
t t
eq
ntt t
eq
n
I
I
I
I
Se 1,00 (Ieq / In)² 1,25 Utilizar motor
classe F Se 1,25 (Ieq / In)² 1,56 Utilizar motor
classe H
2
eq classe
n n
I t
I t
Regimes de Serviço
Regime Contínuo – Regime-tipo S1N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante
qmax = temperatura máxima atingida (equilíbrio térmico)
Regime de tempo limitado – Regime-tipo S2
N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante
qmax = temperatura máxima atingida
Regime intermitente periódico – Regime S3
N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante
R = período de repouso
qmax = temperatura máxima atingida
Fator de duração do cicloN
N R=
+
Regime intermitente periódico com partida – Regime-tipo S4
D = período de partida
N = período de funcionamento à carga constante
R = período de repouso
qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo
Fator de duração do cicloD N
D N R
+=
+ +
Regime intermitente periódico com frenagem elétrica – Regime-tipo S5
D = período de partida
N = período de funcionamento à carga constante
F = período de frenagem elétrica
R = período de repouso
qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo
Fator de duração do cicloD N F
D N F R
+ +=
+ + +
Reg. de func. contínuo periódico com carga intermitente – Regime-tipo S6
N = período de funcionamento à carga constante
V = período de funcionamento em vazio
qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo
Fator de duração do cicloN
N V=
+
Reg. de func. cont. periódico com frenagem elétrica – Regime-tipo S7D = período de partida
N = período de funcionamento à carga constante
F = período de frenagem
qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo
Fator de duração do ciclo 1=
R. de func. cont. per. com mudanças corresp. de carga e de velocidade – S8
1
1 1 2 2 3
1 2
1 1 2 2 3
2 3
1 1 2 2 3
Fatores de duração do ciclo
D N
D N F N F N
F N
D N F N F N
F N
D N F N F N
ìï +ïïï + + + + +ïïïï +ï=íï + + + + +ïïï +ïïïï + + + + +ïî
F1 e F2 = períodos de frenagem elétrica
D = período de partida
N1, N2, N3 = períodos de funcionamento a carga constante
qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo
Reg. com var. não periódicas de carga e de vel. – Regime-tipo S9
Reg. com cargas constantes distintas – Regime-tipo S10
Considerações, Regime de Serviço
Grande número de ciclos de curta duração motores de ventilação independente motores com convecção natural
Frenagens/Reversões fadiga dos elementos de fixação do ventilador ao eixo
Conhecimento para Enquadramento do Regime Tipo (NBR7094) S2 tempos de funcionamento com carga
constante 10, 30, 60 ou 90 min. S3 a S6 fator de duração do ciclo S7 cada uma das velocidades que compõe o
ciclo, as correspondentes velocidades nominais e tempos de duração
S4, S5, S7, S8 poder ser necessário: número de partidas por hora número e formas de frenagens por hora inércia a ser acionada fator de duração do ciclo, recomendados são: 15%,
25%, 40% e 60%.; o tempo mais usual é o de 10min