SELECÇÃO DE
MOTORES ELÉCTRICOS
FACTORES QUE INFLUEM NA
SELECÇÃO DO MOTOR ELÉCTRICO
CARGA ACCIONADA E CARACTERÍSTICAS DE SERVIÇO
„ Diagramas de carga: potência e/ ou binário
requeridos e sua variação. Classe de serviço
„ Velocidade e controlo (variação de velocidade)
„ Curva binário-velocidade da carga
„ Características de arranque (duração, frequência…)
„ Capacidade de sobrecarga necessária
„ Inércia da Carga (massas arrastadas)
„ Forma de montagem (horiz. / vertical)
MEIO E CONDIÇÕES DE TRABALHO
ƒ Temperatura do meio refrigerante
ƒ Altitude de instalação
ƒ Condições ambientais (água,
corpos sólidos extranhos, pó,
contactos com partes móveis do
motor…)
ƒ Ambientes e condições especiais
(ambientes explosivos, centrais
nucleares…)
REDE DE ALIMENTAÇÃO
ƒ Tensão
ƒ Frequência
ƒ Condições da rede
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1
SELECÇÃO DE UM MOTOR
„
„
„
„
„
„
„
Selecção do tipo de carcaça e nível de protecção (IP).
Selecção da potência nominal do motor em função da
potência ou binário necessário para arrastar a carga, da altitude
da instalação e da temperatura do meio refrigerante.
Selecção da velocidade (número de pólos) em função da
velocidade da carga arrastada.
Selecção da forma e posição de montagem normalizada en função
da sua colocação.
Selecção da tensão e frequência nominais do motor em função
da rede ou fonte de alimentação.
Selecção da classe de isolamento em função da temperatura
esperada.
Selecção da característica mecânica em função do binário de
arranque e do binário resistente da carga.
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SELECÇÃO DA POTÊNCIA DO MOTOR
Geralmente o cálculo da potência de um motor eléctrico realiza-se
em função do aquecimento e comprova-se de seguida a sua
capacidade de sobrecarga e as condições de arranque.
INCONVENIENTES DE UTILIZAR MOTORES DE POTÊNCIA DEMASIADO
ELEVADA:
„ Maior tamanho e custo do motor.
„ Maior intensidade de arranque.
„ Maior custo e tamanho dos elementos da instalação (contactores,
relés térmicos, secção dos cabos …).
„ Menor rendimento devido ao menor factor de potência a carga reduzida.
„ Menor rendimento com cargas parciais.
INCONVENIENTES DE UTILIZAR MOTORES DE POTÊNCIA INSUFICIENTE:
„ Possibilidade de funcionamento incorrecto e avarias da máquina
accionada.
„ Menor capacidade de sobrecarga do motor.
„ Aquecimento excessivo do motor e redução da sua vida útil.
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2
SELECÇÃO DA POTÊNCIA DE UM MOTOR EM
SERVIÇO CONTÍNUO (CARGA INVARIÁVEL)
Se a potência P requerida pela máquina for constante:
Se se conhecer o binário M requerido
pela máquina, sendo constante:
Pnominal ≥ P
Mnominal ≥ M
• Se a altitude de instalação ou a temperatura do meio refrigerante o indicarem
deverá desclassificar-se a potência do motor para evitar um aquecimento
excessivo do mesmo.
• Para mecanismos bem conhecidos (bombas, ventiladores, aparelhos de elevação,
algumas máquinas ferramentas, etc.) determina-se a potência ou o binário
requeridos através de cálculos teóricos ou por meio de fórmulas empíricas,
aplicando coeficientes obtidos no decurso de numerosas experiências.
• Para mecanismos pouco conhecidos pode determinar-se a potência ou o binário
necessários obtendo os diagramas de carga por meio de aparelhos registadores
sobre instalações análogas em serviço.
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SELECÇÃO DA POTÊNCIA DE UM
MOTOR EM SERVIÇO PERMANENTE COM
CARGA VARIÁVEL
Com carga variável, a temperatura do motor varía de forma contínua e
a eleicção da potência do motor, em função do aquecimento,
resulta mais complexa.
A selecção da potência nominal do motor baseando-se no valor
da carga máxima conduz a um valor demasiado grande de
potência, enquanto que se tomar o valor médio da carga (potência
média) não se tem em conta a relação quadrática entre as perdas
variáveis e a corrente do motor.
„
„
„
„
Quando um motor trabalha seguindo ciclos iguais e repetidos de
carga, mas a carga varía ao longo do ciclo, podem utilizar-se os
seguintes métodos, indicados da maior precisão para a menor:
Método das perdas médias
Método da corrente equivalente
Método do binário equivalente
Método da potência equivalente.
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3
MÉTODO DAS PERDAS MÉDIAS
O procedimento consiste em encontrar o valor médio das perdas térmicas
do motor Qmed para o diagrama de carga em análise e compará-lo com o
valor de perdas nominais Qn do motor (valor calculado para o motor em
em regime de carga constante).
P
Q med =
P1
P2
P3
P4
Q
Q1
t1
Q2
t2
Q3
t3
t 1 + t 2 + t 3 + ... + t p
1. Escolhe-se inicialmente um
motor.
t
Q4
t4
Q 1t 1 + Q 2 t 2 + Q 3 t 3 + ... + Q p t p
t
Diagramas de potência e de perdas
2. Determinam-se as perdas
médias desse motor durante
um ciclo de trabalho.
3. Se Qmed ≤ Qn considera-se que
o motor trabalha a
temperatura admissível.
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MÉTODO DA CORRENTE EQUIVALENTE
Baseia-se em substituir, em termos de cálculo, a corrente real que o motor
absorve e cujo valor é variável, por uma corrente equivalente Ieq que
produziría no motor as mesmas perdas que a corrente real e, portanto,
o mesmo aquecimento. A corrente equivalente Ieq compara-se com a
corrente nominal do motor In.
P
P1
P2
Ieq =
P3
I12 t 1 + I22 t 2 + I23 t 3 + ... + Ip2 t p
t 1 + t 2 + t 3 + ... + t p
P4
I
I1
t1
I2
t2
I3
t3
t
I4
t4
t
Diagramas de Potência e Intensidade
1. Escolhe-se inicialmente um
motor.
2. Determina-se o valor de Ieq
durante um ciclo de trabalho.
3. Se Ieq ≤ In considera-se que o
aquecimento do motor é
admissivel.
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4
MÉTODO DO BINÁRIO EQUIVALENTE
Baseia-se em substituir, em termos de cálculo, o binário variável da carga
durante um ciclo, por um binário equivalente Meq que produza no motor
as mesmas perdas que o binário real, ou seja, o mesmo aquecimento. O
binário equivalente Meq compara-se com o binário nominal do motor Mn.
P
P1
P2
Meq =
P3
M12 t 1 + M22 t 2 + M23 t 3 + ... + Mp2 t p
t 1 + t 2 + t 3 + ... + t p
P4
M
M1
t1
M2
M3
t3
t2
t
M4
t4
t
Diagramas de Potência e Binário
1. Determina-se o valor de Meq
durante um ciclo de trabalho.
2. Escolhe-se um motor tal que
Mn≥ Meq . Então pode
considerar-se que o
aquecimento do motor é
admissível.
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MÉTODO DA POTÊNCIA EQUIVALENTE
Baseia-se em substiuir, em termos de cálculo, a potência pedida ao motor
durante um ciclo, por uma potência equivalente Peq que produza as
mesmas perdas que a potência real, ou seja, o mesmo aquecimento.
A potência equivalente Peq compara-se com a potência nominal do motor Pn.
P
P1
P2
Peq =
P3
P4
t1
t2
t3
t4
Diagrama de potencia
P12 t 1 + P22 t 2 + P32 t 3 + ... + Pp2 t p
t 1 + t 2 + t 3 + ... + t p
1. Determina-se o valor da Peq
durante um ciclo de trabalho.
t
2. Escolhe-se um motor tal que
Pn≥ Peq . Pode então
considerar-se que o
aquecimento do motor é
admissivel.
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POTÊNCIA DE UM MOTOR PARA O
ACCIONAMENTO DE UM VENTILADOR
A potência útil do motor necessária ao accionamento
vem expressa pela equação:
P=
Q p −3
10
ηv η t
(kW)
Q : Qaudal de ar evacuado, en m3/s
p : pressão total do ventilador (estática+dinámica) em N/m2 (Pa)
Na práctica, a pressão mede-se em mm de coluna de água
(1 mm cda = 9,81 Pa)
ηv : rendimento do ventilador
ηt : rendimento da transmissão entre motor e ventilador
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POTÊNCIA DE UM MOTOR PARA
O ACCIONAMENTO DE UMA BOMBA
A potência útil do motor necessária ao accionamento
pode determinar-se através das expressões:
P=
Q p −3
10
ηb ηt
(kW)
Q : caudal de líquido, em m3/s
p : pressão total na boca da
bomba em N/m2 (Pa).
Na práctica, a pressão
mede-se em m de coluna de
água (1 m cda = 9810 Pa)
ηb : rendimento da bomba
ηt : rendimento da transmisssão
entre o motor e a
bomba
P=
Q γ H −3
10
ηb ηt
(kW)
Q : caudal de líquido, em m3/s
γ : peso específico do líquido
em N/m3. Para a água
γ=9810 N/m3
H : altura teórica de impulsão em
metros (altura de aspiração +
altura de impulsão + perdas de
altura + pressão livre)
ηb : rendimento da bomba
ηt : rend. da transmissão entre
motor e bomba
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POTÊNCIA DO MOTOR PARA MECANISMOS
DE ELEVAÇÃO E DE TRASLAÇÃO
ELEVAÇÃO
P=
(m + mc ) g v −3
10
η
TRASLAÇÃO
(kW)
m : massa da carga em kg
mc : massa da caixa em kg
g : 9.81 m/s2
v : velocidade de elevação em m/s
η : rendimento mecânico
_________
Se existe um contrapeso para
compensar a massa da caixa e
metade da de carga:
P=
1 m g v −3
10
2 η
P=
µ G v −3
10
η
(kW)
µ : coeficiente de resistencia à
traslação ou à rotação
G : peso total (peso próprio +
peso da carga) em N
v : velocidade de traslação em
m/s
η : rendimento mecânico
(kW)
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