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Motores para Talhas

Acionamentos elétricos talhas

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Page 1: Acionamentos elétricos   talhas

Motores para Talhas

Page 2: Acionamentos elétricos   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

Page 3: Acionamentos elétricos   talhas

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)

Page 4: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 5: Acionamentos elétricos   talhas

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.

Page 6: Acionamentos elétricos   talhas

Motor Comercial 200 cv

0,45 2.012 2.012 1.421 390 N mACC

Page 7: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 8: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 9: Acionamentos elétricos   talhas

Perdas em Motores ElétricosS

P

Q Q

útil

Cu Fe Vent.

Page 10: Acionamentos elétricos   talhas
Page 11: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 12: Acionamentos elétricos   talhas

200 cv, 4 pólos 380/660 V

Page 13: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 14: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 15: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 16: Acionamentos elétricos   talhas

Regime Intermitente

Tempo

Tem

per

atu

ra

N Rn R

N Rm

N R

N R

t t

t t

Page 17: Acionamentos elétricos   talhas

Potência, Aquecimento e Refrigeração dos MITs

Métodos de Frenagem Elétrica

Page 18: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 19: Acionamentos elétricos   talhas

Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [2]

Partida

Frenagem

Reversão

22

3

2 sA J

22 2 sA J

22

1

2 sA J

Page 20: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 21: Acionamentos elétricos   talhas

Corrente contínua

Ecc

Ecc

Normalmente aplicado em motores de anéis onde as resistências externas dissipam as perdas oriundas da frenagem

Aquece menos que contracorrente

Page 22: Acionamentos elétricos   talhas

Exemplo de dimensionamento de motores para regimes intermitentes

Page 23: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 24: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 25: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 26: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 27: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 28: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 29: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 30: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 31: Acionamentos elétricos   talhas

Regimes de Serviço

Page 32: Acionamentos elétricos   talhas

Regime Contínuo – Regime-tipo S1N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante

qmax = temperatura máxima atingida (equilíbrio térmico)

Page 33: Acionamentos elétricos   talhas

Regime de tempo limitado – Regime-tipo S2

N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante

qmax = temperatura máxima atingida

Page 34: Acionamentos elétricos   talhas

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=

+

Page 35: Acionamentos elétricos   talhas

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

+=

+ +

Page 36: Acionamentos elétricos   talhas

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

+ +=

+ + +

Page 37: Acionamentos elétricos   talhas

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=

+

Page 38: Acionamentos elétricos   talhas

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=

Page 39: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 40: Acionamentos elétricos   talhas

Reg. com var. não periódicas de carga e de vel. – Regime-tipo S9

Page 41: Acionamentos elétricos   talhas

Reg. com cargas constantes distintas – Regime-tipo S10

Page 42: Acionamentos elétricos   talhas

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

Page 43: Acionamentos elétricos   talhas

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