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SELECÇÃO DEMOTORES ELMOTORES ELÉÉCTRICOSCTRICOS

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FACTORES QUE INFLUEM NASELECÇÃO DO MOTOR ELÉCTRICO

CARGA ACCIONADA E CARACTERÍSTICAS DE SERVIÇODiagramas de carga: potência e/ ou binário requeridos e sua variação. Classe de serviçoVelocidade e controlo (variação de velocidade)Curva binário-velocidade da cargaCaracterísticas de arranque (duração, frequência…)Capacidade de sobrecarga necessáriaInércia da Carga (massas arrastadas)Forma de montagem (horiz. / vertical)

MEIO E CONDIÇÕES DE TRABALHOTemperatura do meio refrigeranteAltitude de instalaçãoCondições ambientais (água, corpos sólidos extranhos, pó, contactos com partes móveis do motor…)Ambientes e condições especiais (ambientes explosivos, centrais nucleares…)

REDE DE ALIMENTAÇÃOTensãoFrequênciaCondições da rede

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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.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

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.

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.

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SELECÇÃO DA POTÊNCIA DE UM MOTOR EM SERVIÇO CONTÍNUO (CARGA INVARIÁVEL)

• 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.

Se a potência P requerida pela má-quina for constante: Pnominal ≥ P

Se se conhecer o binário M requerido pela máquina, sendo constante:

Mnominal ≥ M

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SELECÇÃO DA POTÊNCIA DE UM MOTOR EM SERVIÇO PERMANENTE COM

CARGA VARIÁVEL

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 médiasMétodo da corrente equivalenteMétodo do binário equivalenteMétodo da potência equivalente.

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.

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MÉTODO DAS PERDAS MÉDIAS

1. Escolhe-se inicialmente um motor.

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. Diagramas de potência e de perdas

tt2

P3

t1 t3 t4

P1

P2

P4

Q1Q2 Q3 Q4

P

Q t

p321

pp332211med t...ttt

tQ...tQtQtQQ

++++++++

=

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 ovalor de perdas nominais Qn do motor (valor calculado para o motor em em regime de carga constante).

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MÉTODO DA CORRENTE EQUIVALENTE

1. Escolhe-se inicialmente um motor.

2. Determina-se o valor de Ieqdurante um ciclo de trabalho.

3. Se Ieq ≤ In considera-se que oaquecimento do motor é admissivel.Diagramas de Potência e Intensidade

tt2

P3

t1 t3 t4

P1

P2P4

I1 I2 I3 I4

P

It

p321

p2p3

232

221

21

eq t...ttttI...tItItI

I++++++++

=

Baseia-se em substituir, em termos de cálculo, a corrente real que o motorabsorve 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.

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MÉTODO DO BINÁRIO EQUIVALENTE

1. Determina-se o valor de Meqdurante um ciclo de trabalho.

2. Escolhe-se um motor tal que Mn≥ Meq . Então pode considerar-se que o aquecimento do motor é admissível. Diagramas de Potência e Binário

tt2

P3

t1 t3 t4

P1

P2P4

M1M2 M3

M4

P

M t

p321

p2p3

232

221

21

eq t...ttttM...tMtMtM

M++++

++++=

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.

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MÉTODO DA POTÊNCIA EQUIVALENTE

1. Determina-se o valor da Peqdurante um ciclo de trabalho.

2. Escolhe-se um motor tal que Pn≥ Peq . Pode entãoconsiderar-se que o aquecimento do motor é admissivel.

p321

p2p3

232

221

21

eq t...ttttP...tPtPtP

P++++++++

=

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.

P3P1

P2

P4

P

t

Diagrama de potencia

t2t1 t3 t4

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POTÊNCIA DE UM MOTOR PARA O ACCIONAMENTO DE UM VENTILADOR

(kW)10ηηpQP 3

tv

−=

A potência útil do motor necessária ao accionamento vem expressa pela equação:

Q : Qaudal de ar evacuado, en m3/sp : 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 ventiladorηt : rendimento da transmissão entre motor e ventilador

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POTÊNCIA DE UM MOTOR PARAO ACCIONAMENTO DE UMA BOMBA

A potência útil do motor necessária ao accionamento pode determinar-se através das expressões:

Q : caudal de líquido, em m3/sγ : 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 bombaηt : rend. da transmissão entre

motor e bomba

(kW)10ηηHQP 3

tb

−γ=

Q : caudal de líquido, em m3/sp : pressão total na boca da

bomba em N/m2 (Pa). Na práctica, a pressão mede-se em m de coluna deágua (1 m cda = 9810 Pa)

ηb : rendimento da bombaηt : rendimento da transmisssão

entre o motor e a bomba

(kW)10ηηpQP 3

tb

−=

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POTÊNCIA DO MOTOR PARA MECANISMOS DE ELEVAÇÃO E DE TRASLAÇÃO

ELEVAÇÃO

m : massa da carga em kgmc : massa da caixa em kgg : 9.81 m/s2

v : velocidade de elevação em m/sη : rendimento mecânico

_________

Se existe um contrapeso para compensar a massa da caixa e metade da de carga:

(kW)10ηvgm

21P 3−=

(kW)10η

vgm(mP 3c −+=

)

TRASLAÇÃO

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)10ηvGµP 3−=