Treinamento WEG Módulo 2 , Notas de estudo de Engenharia Têxtil

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MÓDULO 2

Variação de Velocidade

_ “ Material sujeito a alterações sem prévio aviso!”_*

• 1 Manual De Motores Elétricos.....................................................................................
  • 1.1 Histórico.................................................................................................................
  • 1.2 Noções Fundamentais .............................................................................................
    • 1.2.1 Motores Elétricos________________________________________________________
      • 1.2.1.1 Motor Síncrono...............................................................................................................................
      • 1.2.1.2 Motor Assíncrono ..........................................................................................................................
        • 1.2.1.2.1 Rotor Gaiola............................................................................................................................
        • 1.2.1.2.2 Rotor Bobinado......................................................................................................................
      • 1.2.1.3 Motor CC .........................................................................................................................................
    • 1.2.2 Conceitos Básicos _______________________________________________________
      • 1.2.2.1 Conjugado .......................................................................................................................................
      • 1.2.2.2 Energia e Potência Mecânica .......................................................................................................
      • 1.2.2.3 Energia e Potência Elétrica...........................................................................................................
        • 1.2.2.3.1 Circuitos de Corrente Contínua...........................................................................................
        • 1.2.2.3.2 Circuitos de Corrente Alternada .........................................................................................
      • 1.2.2.4 Velocidade Nominal......................................................................................................................
        • 1.2.2.4.1 Rotação nominal do Motor CC............................................................................................
      • 1.2.2.5 Corrente Nominal...........................................................................................................................
      • 1.2.2.6 Potência Aparente, Ativa e Reativa.............................................................................................
      • 1.2.2.7 Potência Equivalente .....................................................................................................................
      • 1.2.2.8 Triângulo de Potência ....................................................................................................................
      • 1.2.2.9 Fator de Potência ............................................................................................................................
      • 1.2.2.10 Rendimento...................................................................................................................................
        • 1.2.2.10.1 Importância do Rendimento ..............................................................................................
      • 1.2.2.11 Relação entre Unidades de Potência.........................................................................................
      • 1.2.2.12 Relação entre Conjugado e Potência ........................................................................................
      • 1.2.2.13 Sistemas de Corrente Alternada Monofásica..........................................................................
        • 1.2.2.13.1 Generalidades ......................................................................................................................
        • 1.2.2.13.2 Ligações em Série e Paralelo.............................................................................................
    • 1.2.3 Sistemas de Corrente Alternada Trifásica ______________________________________
      • 1.2.3.1 Ligação Triângulo ..........................................................................................................................
      • 1.2.3.2 Ligação Estrela................................................................................................................................
    • 1.2.4 Motor de Indução Trifásico ________________________________________________
      • 1.2.4.1 Princípio de Funcionamento.........................................................................................................
      • 1.2.4.2 Velocidade Síncrona (nS) ..............................................................................................................
      • 1.2.4.3 Escorregamento (s)........................................................................................................................
      • 1.2.4.4 Equacionamento.............................................................................................................................
        • 1.2.4.4.1 Circuito Equivalente .............................................................................................................
        • 1.2.4.4.2 Força Eletromotriz e Corrente Induzida ............................................................................
        • 1.2.4.4.3 Conjugado Eletromagnético ................................................................................................
        • 1.2.4.4.4 Conjugado de Partida............................................................................................................
        • 1.2.4.4.5 Distribuição de Potências e Perdas.....................................................................................
    • 1.2.5 Definições de Termos Técnicos Usuais _______________________________________
  • 1.3 Características da Rede ..........................................................................................
    • 1.3.1 O Sistema ______________________________________________________________
      • 1.3.1.1 Trifásico...........................................................................................................................................
      • 1.3.1.2 Monofásico......................................................................................................................................
        • 1.3.1.2.1 Monofásico com Retorno por Terra (MRT)......................................................................
    • 1.3.2 Tensão Nominal _________________________________________________________
      • 1.3.2.1 Tensão da Rede de Alimentação em Função da Potência do Motor.....................................
      • 1.3.2.2 Tensão Nominal Múltipla .............................................................................................................
        • 1.3.2.2.1 Ligação Série-Paralela ..........................................................................................................
      • 1.3.2.2.2 Ligação estrela-triângulo ......................................................................................................
      • 1.3.2.2.3 Tripla tensão nominal............................................................................................................
    • 1.3.2.3 Tensões de Ligações Normais ......................................................................................................
  • 1.3.3 Frequência Nominal (Hz) __________________________________________________
    • 1.3.3.1 Tolerância de Variação de tensão e Frequência........................................................................
    • 1.3.3.2 Ligação em Frequências Diferentes............................................................................................
  • 1.3.4 Limitação da Corrente de Partida de Motores Trifásicos___________________________
    • 1.3.4.1 Partida Com Chave Estrela-Triângulo (Y-∆).............................................................................
    • 1.3.4.2 Partida Com Chave Compensadora (auto-transformador) ......................................................
    • 1.3.4.3 Comparação Entre Chaves “Y-∆” e Compensadora “Automática”.......................................
    • 1.3.4.4 Partida Com Chave Série-Paralelo ..............................................................................................
    • 1.3.4.5 Partida Com Reostato para Motores de Anéis ..........................................................................
    • 1.3.4.6 Partidas Eletrônicas........................................................................................................................
      • 1.3.4.6.1 Soft-starter..............................................................................................................................
  • 1.3.5 Sentido de Rotação de Motores de Indução Trifásicos ____________________________
• 1.4 Características de Aceleração.................................................................................
  • 1.4.1 Conjugados_____________________________________________________________
    • 1.4.1.1 Curva de Conjugado x Velocidade..............................................................................................
    • 1.4.1.2 Categorias – Valores Mínimos Normalizados ..........................................................................
      • 1.4.1.2.1 Categoria N.............................................................................................................................
      • 1.4.1.2.2 Categoria H.............................................................................................................................
      • 1.4.1.2.3 Categoria D.............................................................................................................................
    • 1.4.1.3 Características dos Motores WEG...............................................................................................
  • 1.4.2 Inércia da Carga_________________________________________________________
  • 1.4.3 Tempo de Aceleração_____________________________________________________
  • 1.4.4 Regime de Partida _______________________________________________________
  • 1.4.5 Corrente de Rotor Bloqueado_______________________________________________
    • 1.4.5.1 Valores Máximos Normalizados.................................................................................................
    • 1.4.5.2 Indicação da Corrente....................................................................................................................
• 1.5 Regulação de Velocidade de Motores Assíncronos de Indução ...............................
  • 1.5.1 Introdução _____________________________________________________________
  • 1.5.2 Variação de Números de Pólos______________________________________________
    • 1.5.2.1 Motores de Duas Velocidades em Enrolamentos Separados .................................................
    • 1.5.2.2 Motores de Duas Velocidades com Enrolamentos por comutação de Pólos.......................
    • 1.5.2.3 Motores Com Mais de Duas Velocidades..................................................................................
  • 1.5.3 Variação do Escorregamento _______________________________________________
    • 1.5.3.1 Variação da Resistência Rotórica................................................................................................
    • 1.5.3.2 Variação da Tensão do Estator....................................................................................................
  • 1.5.4 Variação da Freqüência ___________________________________________________ - Conversores de Frequência ........................................................................................................ 1.5.4.1 Considerações Sobre a Aplicação de Motores com Controle de Velocidade Através de
• 1.6 Característica em Regime .......................................................................................
  • 1.6.1 Elevação de Temperatura, Classe de Isolamento_________________________________
    • 1.6.1.1 Aquecimento do Enrolamento ...................................................................................................
    • 1.6.1.2 Vida Útil do Motor de Indução..................................................................................................
      • 1.6.1.2.1 Vida Útil de uma Máquina CC............................................................................................
    • 1.6.1.3 Classes de Isolamento .................................................................................................................
    • 1.6.1.4 Medida de Elevação de Temperatura do Enrolamento..........................................................
    • 1.6.1.5 Aplicação a Motores Elétricos...................................................................................................
  • 1.6.2 Proteção Térmica de Motores Elétricos _______________________________________
    • 1.6.2.1 Termo-Resistência (PT-100) ......................................................................................................
    • 1.6.2.2 Termistores (PTC e NTC)...........................................................................................................
    • 1.6.2.3 Termostatos...................................................................................................................................
    • 1.6.2.4 Protetores Térmicos.....................................................................................................................
  • 1.6.3 Regulação da Potência para a Elevação de Temperatura da Classe B em Motores CC_____
  • 1.6.4 Regime de Serviço _______________________________________________________
    • 1.6.4.1 Regimes de Serviços Padronizados .........................................................................................
    • 1.6.4.2 Designação do Regime Tipo ......................................................................................................
    • 1.6.4.3 Fator de Redução de Potência no Motor CC...........................................................................
    • 1.6.4.4 Potência Nominal.........................................................................................................................
  • 1.6.5 Fator de Serviço (FS) _____________________________________________________
• 1.7 Características do Ambiente ..................................................................................
  • 1.7.1 Altitude _______________________________________________________________
    • 1.7.1.1 Consideração Para o Motor CC..................................................................................................
  • 1.7.2 Temperatura Ambiente____________________________________________________ - _____________________________________________________________________ 1.7.3 Determinação da Potência Útil do Motor nas Diversas Condições de Temperatura e Altitude
  • 1.7.4 Atmosfera Ambiente _____________________________________________________
    • 1.7.4.1 Ambientes Agressivos.................................................................................................................
    • 1.7.4.2 Ambientes Contendo Poeiras ou Fibras ...................................................................................
    • 1.7.4.3 Locais em Que a Ventilação do Motor é Prejudicada............................................................
  • 1.7.5 Graus de Proteção _______________________________________________________
    • 1.7.5.1 Código de Identificação ..............................................................................................................
    • 1.7.5.2 Tipos Usuais de Proteção ...........................................................................................................
      • 1.7.5.2.1 Motores de Baixa Tensão.....................................................................................................
      • 1.7.5.2.2 Tipos Usuais de Proteção para o Motor CC......................................................................
    • 1.7.5.3 Motores a Prova de Intempéries (Motores CA)......................................................................
  • 1.7.6 Ventilação Motores CA ___________________________________________________
    • 1.7.6.1 Sistema de Refrigeração..............................................................................................................
      • 1.7.6.1.1 Ventilação Axial....................................................................................................................
      • 1.7.6.1.2 Ventilação Mista....................................................................................................................
      • 1.7.6.1.3 Ventilação Bilateral Simétrica..........................................................................................
  • 1.7.7 Ventilação Motores CC __________________________________________________
  • 1.7.8 Resistência de Aquecimento_______________________________________________
  • 1.7.9 Limite de Ruídos _______________________________________________________
• 1.8 Ambientes Perigosos
  • 1.8.1 Áreas de Risco_________________________________________________________
  • 1.8.2 Atmosfera Explosiva ____________________________________________________
  • 1.8.3 Classificação das Áreas de Risco ___________________________________________
    • 1.8.3.1 Classes e Grupos das Área de Risco......................................................................................
    • 1.8.3.2 Consideração Para o Motor CC...............................................................................................
  • 1.8.4 Classes de Temperatura __________________________________________________
  • 1.8.5 Equipamentos Para Áreas de Risco _________________________________________
  • 1.8.6 Equipamentos de Segurança Aumentada (ProteçãoEx-e)__________________________
  • 1.8.7 Equipamentos com Invólucros a Prova de Explosão (Proteção Ex-d) ________________
• 1.9 Características Construtivas
  • 1.9.1 Dimensões ____________________________________________________________
  • 1.9.2 Formas Construtivas Normalizadas _________________________________________
    • 1.9.2.1 Formas construtivas do motor CC............................................................................................
  • 1.9.3 Motores com Flange_____________________________________________________
  • 1.9.4 Pintura _______________________________________________________________
  • 1.9.5 Vibração _____________________________________________________________
    • 1.9.5.1 Suspensão Livre...........................................................................................................................
    • 1.9.5.2 Chaveta
    • 1.9.5.3 Pontos de Medição......................................................................................................................
  • 1.9.6 Balanceamento_________________________________________________________
    • 1.9.6.1 Definição.......................................................................................................................................
    • 1.9.6.2 Tipos de Balanceamento............................................................................................................
  • 1.9.7 Aterramento___________________________________________________________
    • 1.9.7.1 Finalidade do Aterramento........................................................................................................
      • 1.9.7.2 Bitolas Mínimas de Condutores de Aterramento...................................................................
    • 1.9.8 Elementos de Transmissão ________________________________________________
      • 1.9.8.1 Esforços Axiais e Radiais
      • 1.9.8.2 Cálculo da Força Radial em Acoplamento por Polias e Correias
    • 1.9.9 Placa de Identificação____________________________________________________
      • 1.9.9.1 Motor de Baixa Tensão ca.........................................................................................................
  • 1.10 Seleção e Aplicação dos Motores Elétricos Trifásicos
    • 1.10.1 Guia de Seleção do Tipo de Motor Para Diferentes Cargas _______________________
  • 1.11 Ensaios
    • 1.11.1 Ensaios de Rotina ______________________________________________________
    • 1.11.2 Ensaios de Tipo________________________________________________________
    • 1.11.3 Ensaios Especiais ______________________________________________________
• 2 Especificação de Motores Elétricos..........................................................................
  • 2.1 Potência Nominal..................................................................................................
  • 2.2 Conjugado Resistente da Carga............................................................................
    • 2.2.1 Conjugado Constante____________________________________________________
    • 2.2.2 Conjugado Linear_______________________________________________________
    • 2.2.3 Conjugado Quadrático ___________________________________________________
    • 2.2.4 Conjugado Hiperbólico __________________________________________________
    • 2.2.5 Conjugados Não Definidos _______________________________________________
  • 2.3 Conjugado Resistente Médio da Carga.................................................................
  • 2.4 Momento de Inércia da Carga..............................................................................
  • 2.5 Conjugado x Velocidade do Motor.......................................................................
    • 2.5.1 Conjugado Básico ______________________________________________________
    • 2.5.2 Conjugado Nominal ou de Plena Carga ______________________________________
    • 2.5.3 Conjugado Com Rotor Bloqueado __________________________________________
    • 2.5.4 Conjugado Mínimo _____________________________________________________
    • 2.5.5 Conjugado Máximo _____________________________________________________
    • 2.5.6 Fatores de Correção dos Conjugados em Função da Tensão _______________________
  • 2.6 Conjugado Motor Médio
  • 2.7 Tempo de Rotor Bloqueado (trb)...........................................................................
    • 2.7.1 Tempo de Rotor Bloqueado em Relação a Classe Isolante ________________________
    • 2.7.2 Tempo de Aceleração____________________________________________________
    • 2.7.3 Potência Dinâmica ou de Aceleração ________________________________________
• 3 Variação de Velocidade.............................................................................................
  • 3.1 Introdução............................................................................................................
  • 3.2 Sistema de Variação de Velocidade
    • 3.2.1 Variadores Mecânicos ___________________________________________________
      • 3.2.1.1 Polias Fixas
      • 3.2.1.2 Polias Cônicas............................................................................................................................
      • 3.2.1.3 Polias Variadoras
      • 3.2.1.4 Moto-Redutores
      • 3.2.1.5 Variadores P.I.V.........................................................................................................................
    • 3.2.2 Variadores Hidráulicos___________________________________________________
      • 3.2.2.1 Motor Hidráulico.......................................................................................................................
      • 3.2.2.2 Variador Hidráulico ou Hidrodinâmico.........................................................................
    • 3.2.3 Variadores Eletromagnéticos ______________________________________________
      • 3.2.3.1 Embreagens Eletromagnéticas
    • 3.2.4 Variadores Eletroeletrônicos ______________________________________________
    • 3.2.4.1 Acionamento com Motor Comutador de Corrente Alternada
    • 3.2.4.2 Acionamento com Motor Assíncrono de Anéis
      • 3.2.4.2.1 Variação da Resistênica Rotórica
      • 3.2.4.2.2 Sistema de Conexão Cascata............................................................................................
      • 3.2.4.2.3 Cascata Subsíncrona..........................................................................................................
    • 3.2.4.3 Acionamento com Motor Assíncrono de Rotor Gaiola
      • 3.2.4.3.1 Variação do Número de Pólos..........................................................................................
      • 3.2.4.3.2 Variação do Escorregamento............................................................................................
      • 3.2.4.3.3 Variação da Frequência da Tensão de Alimentação.....................................................
• 3.3 Conversores Estáticos de Frequência
  • 3.3.1 Introdução ____________________________________________________________
  • 3.3.2 Tipos de Conversores Estáticos de Frequência _________________________________
    • 3.3.2.1 Conversor Regulador Direto – Cicloconversores................................................................
    • 3.3.2.2 Conversor Regulador Indireto - Conversores com Circuito Intermediário
      • 3.3.2.2.1 Técnica de Corrente Imposta............................................................................................
      • 3.3.2.2.2 Técnica de Tensão Imposta
  • 3.3.3 Conversores de Frequência com Modulação por Largura de Pulsos (PWM) ___________
    • 3.3.3.1 Generalidades
    • 3.3.3.2 Controle Escalar.........................................................................................................................
    • 3.3.3.3 Controle Vetorial.......................................................................................................................
    • 3.3.3.4 Observações e Considerações Importantes
    • 3.3.3.5 Constituição Básica do Controlador Eletrônico...................................................................
• 3.4 Aplicação de Conversores de Frequência
  • 3.4.1 Introdução ____________________________________________________________
  • 3.4.2 Critérios de Aplicação ___________________________________________________
    • 3.4.2.1 Operação Abaixo da Rotação Nominal.................................................................................
      • 3.4.2.1.1 Motores Autoventilados....................................................................................................
      • 3.4.2.1.2 Motores com Ventilação Independente..........................................................................
    • 3.4.2.2 Operação Acima da Rotação Nominal...................................................................................
    • 3.4.2.3 Operação em Ambientes com Temperatura Elevada..........................................................
    • 3.4.2.4 Operação em Regiões de Altitude Elevada...........................................................................
    • 3.4.2.5 Considerações Sobre Acionamentos Multimotores
      • 3.4.2.5.1 Sistema de Acionamento Multivonversores
      • 3.4.2.5.2 Sistema de Acionamento Monoconversor.....................................................................
    • 3.4.2.6 Considerações Sobre Acionamento de Motor Monofásico
  • 3.4.3 Efeito dos Harmônicos na Rede ____________________________________________
    • 3.4.3.1 Fator de Potência e Fator de Deslocamento
    • 3.4.3.2 Utilização de Reatância de Rede
    • 3.4.3.3 Utilização de Filtro de Rádio Frequência..............................................................................
    • 3.4.3.4 Correção do Fator de Potência
• 3.5 Aplicações Típicas
  • 3.5.1 Considerações Gerais ____________________________________________________
  • 3.5.2 Bombas ______________________________________________________________
    • 3.5.2.1 Bombas Dinâmicas ou Turbobombas....................................................................................
    • 3.5.2.2 Bomba de Deslocamento Positivo ou Volumétricas
  • 3.5.3 Ventiladores___________________________________________________________
  • 3.5.4 Sistemas de Refrigeração e Ar Condicionado __________________________________
  • 3.5.5 Torno de Superfície / Laminador Desfolhador _________________________________
  • 3.5.6 Sistemas de Transporte __________________________________________________
  • 3.5.7 Extrusoras ____________________________________________________________
  • 3.5.8 Trefilas ______________________________________________________________
  • 3.5.9 Misturadores __________________________________________________________
  • 3.5.10 Sistemas de Elevação ___________________________________________________
  • 3.5.11 Bobinadores/Desbobinadores _____________________________________________
  • 3.5.12 Fresadoras ___________________________________________________________
    • 3.5.13 Sistemas de Dosagem ___________________________________________________
    • 3.5.14 Centrífugas ___________________________________________________________
    • 3.5.15 Moinhos a Tambor _____________________________________________________
  • 3.6 Anexos (Inversores)..............................................................................................
    • 3.6.1 Anexo I - Modulação por Largura de Pulsos - PWM (Pulse Width Modulation) ________
    • 3.6.2 Anexo II - Medições e Instrumentos de Medida ________________________________
      • 3.6.2.1 Medição da Corrente de Entrada
      • 3.6.2.2 Medição da Potência de Entrada.............................................................................................
      • 3.6.2.3 Medição do Fator de Potência na Entrada.............................................................................
      • 3.6.2.4 Medição da Tensão de Saída...................................................................................................
      • 3.6.2.5 Medição da Corrente de Saída
      • 3.6.2.6 Medição da Potência de Saída.................................................................................................
      • 3.6.2.7 Eficiência dos Conversores
    • 3.6.3 Anexo III - Funções Especiais dos Conversores Estáticos de Frequência _____________
      • 3.6.3.1 Multi-Speed................................................................................................................................
      • 3.6.3.2 Ciclo Automático
      • 3.6.3.3 Regulador PID Superposto (Tipo Proporcional, Integral e Derivativo)...........................
        • 3.6.3.3.1 Introdução............................................................................................................................
        • 3.6.3.3.2 Circuitos de Regulação......................................................................................................
        • 3.6.3.3.3 Principais Tipos de Reguladores
      • 3.6.3.4 Realimentação de Velocidade por Tacogerador de Pulsos................................................
      • 3.6.3.5 Curva U/F Ajustável.................................................................................................................
      • 3.6.3.6 Rejeição de Frequências Críticas (Skip Frequency)...........................................................
      • 3.6.3.7 Partida com Motor Girando (Flying Start)............................................................................
      • 3.6.3.8 Frenagem CC..............................................................................................................................
      • 3.6.3.9 Frenagem Reostática
      • 3.6.3.10 Rampa "S"
    • 3.6.4 Anexo IV - Semicondutores de Potênica _____________________________________
    • 3.6.5 Anexo V - Comparitivo dos Sistemas de Variação de Velocidade___________________
• 4 Motores de Corrente Contínua .................................................................................
  • 4.1 Introdução............................................................................................................
  • 4.2 Noções fundamentais
    • 4.2.1 Principais Partes Construtivas de Uma Maquina CC_____________________________
    • 4.2.2 Identificação da Maquina _________________________________________________
    • 4.2.3 Princípios de Funcionamento ______________________________________________
    • 4.2.4 Tipos Básicos de Excitação _______________________________________________
      • 4.2.4.1 Excitação Independente...........................................................................................................
      • 4.2.4.2 Excitação Série...........................................................................................................................
      • 4.2.4.3 Excitação Composta.................................................................................................................
    • 4.2.5 Esquema Básicos de Ligação ______________________________________________
      • 4.2.5.1 Sentido de rotação.....................................................................................................................
      • 4.2.5.2 Especificação dos Bornes
    • 4.2.6 Fontes de alimentação ___________________________________________________
      • 4.2.6.1 Tensões Usuais – Acionamentos CC
    • 4.2.7 Fator de Forma _________________________________________________________
    • 4.2.8 Determinação da Bobina de Indução ________________________________________
    • 4.2.9 Rendimento ___________________________________________________________
  • 4.3 Particularidades do Motor CC
    • 4.3.1 Partida e Frenagem da Máquina CC _________________________________________
    • 4.3.2 Carga com Bloqueio na Armadura __________________________________________
    • 4.3.3 Sentido de Rotação _____________________________________________________
    • 4.3.4 Tempo de Aceleração e Frenagem __________________________________________
    • 4.3.5 Sobrecargas Momentâneas Durante o Serviço__________________________________
    • 4.3.6 Sobrecargas Dinâmicas em Maquina CC com Excitação Independente _______________
  • 4.4 Características construtivas
    • 4.4.1 Carcaça ______________________________________________________________
    • 4.4.2 Acoplamentos _________________________________________________________
    • 4.4.3 Rolamentos ___________________________________________________________
    • 4.4.4 Pontas de Eixo _________________________________________________________
    • 4.4.5 Escovas e Porta-Escovas _________________________________________________
    • 4.4.6 Comutador____________________________________________________________
    • 4.4.7 Placa de Identificação____________________________________________________
    • 4.4.8 Pintura _______________________________________________________________
    • 4.4.9 Suspensão de Interferência de Faíscas _______________________________________
  • 4.5 Seleção de motores de corrente contínua
    • 4.5.1 Especificação de um Motor CC ____________________________________________
    • 4.5.2 Características de Conjugado ______________________________________________
    • 4.5.3 Escolha do Motor Adequado ______________________________________________
    • 4.5.4 Ensaios ______________________________________________________________
      • 4.5.4.1 Ensaios de Rotina......................................................................................................................
      • 4.5.4.2 Ensaios de Tipo e Protótipo.....................................................................................................
      • 4.5.4.3 Ensaios Especiais
• 5 Métodos de controle de velocidade para motor CC..................................................
  • 5.1 Variação da Resistência de Armadura..................................................................
  • 5.2 Sistema Ward-Leonard
  • 5.3 Variador de Tensão
  • 5.4 Conversor Estáticos
  • 5.5 Semicondutores de potência
    • 5.5.1 Curvas e Características Construtivas________________________________________
      • 5.5.1.1 O Diodo.......................................................................................................................................
      • 5.5.1.2 O Tiristor....................................................................................................................................
    • 5.5.2 Proteções Para Pontes Tiristorizadas ________________________________________
      • 5.5.2.1 Sobrecorrente.............................................................................................................................
      • 5.5.2.2 Sobretensão
      • 5.5.2.3 Gradiente de Tensão.................................................................................................................
  • 5.6 Circuitos retificadores
    • 5.6.1 Retificadores não controlados _____________________________________________
      • 5.6.1.1 Retificador de Meia Onda........................................................................................................
      • 5.6.1.2 Retificador Trifásico.................................................................................................................
    • 5.6.2 Retificadores Controlados ________________________________________________
      • 5.6.2.1 Retificador de Meia Onda........................................................................................................
      • 5.6.2.2 Retificador Monofásico Semi-controlado.............................................................................
      • 5.6.2.3 Retificador Monofásico Totalmente Controlado
      • 5.6.2.4 Fator de Forma
      • 5.6.2.5 Retificadores Trifásicos Totalmente Controlados...............................................................
      • 5.6.2.6 Ponte Trifásica com Carga Indutiva.......................................................................................
  • 5.7 Sistemas usuais de acionamentos
    • 5.7.1 Sistema Unidirecional ___________________________________________________
      • 5.7.1.1 Unidirecional Sem Frenagem ( US ).....................................................................................
      • 5.7.1.2 Unidirecional Com Frenagem Reostática ( UF )..................................................................
      • 5.7.1.3 Unidirecional Com Frenagem Regenerativa a Ponte Antiparalela
    • 5.7.2 Sistema Bidirecional ____________________________________________________
      • 5.7.2.1 Bidirecional no Camp o Sem Frenagem ( BSC )
      • 5.7.2.2 Bidirecional na Armadura Sem Frenagem ( BSA ).............................................................
      • 5.7.2.3 Bidirecional no Campo Com Frenagem Reostática (BFC)................................................
    • 5.7.2.4 Bidirecional na Armadura Com Frenagem Reostática (BFA)...........................................
    • 5.7.2.5 Bidirecional Com Frenagem Regenerativa à Ponte Antiparalela (BA)...........................
• 5.8 Aplicação de conversores CA/CC
  • 5.8.1 Tipos de Conjugados Resistentes ___________________________________________
    • 5.8.1.1 Conjugado Constante (x = 0)...................................................................................................
    • 5.8.1.2 Conjugado Linear (x = 1).........................................................................................................
    • 5.8.1.3 Conjugado Quadrático (x = 2).................................................................................................
    • 5.8.1.4 Conjugado Hiperbólico (x= –1)..............................................................................................
    • 5.8.1.5 Conjugados Não Definidos
  • 5.8.2 Critérios de Aplicação ___________________________________________________
    • 5.8.2.1 Operação em Ambientes com Temperatura Elevada (t > 40oC)
    • 5.8.2.2 Operação em Regiões de Altitude Elevada (Alt.) > 1000 m................................
    • 5.8.2.3 Considerações Sobre Acionamentos Multimotores
      • 5.8.2.3.1 Sistema de Acionamento Monoconversor.....................................................................
      • 5.8.2.3.2 Sistema de Acionamento Multimotores..........................................................................
• 5.9 Potência Ativa e Reativa na Rede
  • 5.9.1 Fator de Potência e Fator de Deslocamento ___________________________________
  • 5.9.2 Utilização de Reatância de Rede____________________________________________
  • 5.9.3 Correção do Fator de Potência _____________________________________________
  • 5.9.4 Potência Ativa e Reativa em Ponte Monofásica Semi-controlada ___________________
  • 5.9.5 Potência Ativa e Reativa em Ponte Monofásica Totalmente controlada_______________
• 5.10 Comparativo dos sistemas de variação de velocidade
  • 5.10.1 Aplicações típicas ______________________________________________________
    • 5.10.1.1 Considerações Gerais
    • 5.10.1.2 Bombas
      • 5.10.1.2.1 Bombas Dinâmicas ou Turbobombas...........................................................................
      • 5.10.1.2.2 Bombas de Deslocamento Positivo ou Volumétrico..................................................
    • 5.10.1.3 Ventiladores
    • 5.10.1.4 Sistemas de Refrigeração e Ar Condicionado.....................................................................
    • 5.10.1.5 Torno de Superfície / Laminador Desfolhador...................................................................
    • 5.10.1.6 Sistemas de Transporte...........................................................................................................
    • 5.10.1.7 Extrusoras..................................................................................................................................
    • 5.10.1.8 Trefilas
• 5.11 Sistema de acionamento CA/CC
  • 5.11.1 Acionamento com Enfraquecimento de Campo ________________________________
• 5.12 Aplicação e seleção
  • 5.12.1 Dimensionamento do conversor ___________________________________________
  • 5.12.2 Reatância de rede ______________________________________________________
  • 5.12.3 Fusíveis ultra-rápidos ___________________________________________________
    • 5.12.3.1 Escolha do motor.......................................................................................................................
      • 5.12.3.1.1 Potência nominal..............................................................................................................
  • 5.12.4 Faixa de rotação _______________________________________________________
  • 5.12.5 Tensão de armadura ____________________________________________________
• 5.13 Exemplo de aplicação - atender a seguinte situação ________________________________________________ 5.13.1 Com o auxílio dos catálogos dos conversores CA/CC WEG, dimensionar um conversor para - características:_________________________________________________________ 5.13.2 Dimensionar um acionamento para uso em transportador de correias, com as seguintes
  • 5.13.3 Selecionar um acionamento para um forno de cimento, com as seguintes características:_
• 5.14 Exercícios de aplicação
  • 5.14.1 Selecionar acionamento para uma carga com as seguintes características: ____________
  • 5.14.2 Selecionar um acionamento CA/CC para uma carga com as seguintes características:___
  • 5.14.3 Selecionar acionamento CA/CC para uma carga com as seguintes características:______
• 5.15 Apêndice 1 - Linha de Conversores CA/CC WEG..............................................
• 5.16 Apêndice 2 - Linha de Acionamentos CA/CC WEG ................................................
  • 5.16.1 Acionamento Monofásico ....................................................................................................
  • 5.16.2 Acionamentos Trifásicos ......................................................................................................
• 5.17 Apêndice 3 – Circuitos de Regulação
  • 5.16.1 Sistema de Controle em Malha Fechada _____________________________________
  • 5.16.2 Comportamento Dinâmico de um Regulador em Malha Fechada ___________________
• 5.17 Efeitos dos Harmônicos em Sistemas com Conversores à Semi Condutores

A nova máquina de corrente contínua apresentava vantagens em relação à máquina a vapor, à roda d’água e à força animal. Entretanto, o alto custo de fabricação e sua vulnerabilidade em serviço (por causa do comutador) marcaram-na de tal modo que muitos cientistas dirigiram suas atenções para o desenvolvimento de um motor elétrico mais barato, mais robusto e de menor custo de manutenção. Entre os pesquisadores preocupados com esta idéia destacam-se o iugoslavo Nicola Tesla, o italiano Galileu Ferraris e o russo Michael Von Dolivo Dobrowolsky. Os esforços não se restringiram somente ao aperfeiçoamento do motor de corrente contínua, mas também se cogitou de sistemas de corrente alternada, cujas vantagens já eram conhecidas desde 1881. Em 1885, o engenheiro eletricista Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases. Ferraris, apesar de ter inventado o motor de campo girante, concluiu erroneamente que motores construídos segundo este princípio poderiam, no máximo, obter um rendimento de 50% em relação à potência consumida. E Tesla apresentou, em 1887, um pequeno protótipo de motor de indução bifásico com rotor em curto-circuito. Também este motor apresentou rendimento insatisfatório, mas impressionou de tal modo a firma norte-americana Westinghouse, que esta lhe pagou um milhão de dólares pelo privilégio da patente, além de se comprometer ao pagamento de um dólar para cada HP que viesse a produzir no futuro. O baixo rendimento deste motor inviabilizou economicamente sua produção e três anos mais tarde as pesquisas foram abandonadas. Foi o engenheiro eletricista Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, que, persistindo na pesquisa do motor de corrente alternada entrou, em 1889, com o pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. O motor apresentado tinha uma potência de 80 watts, um rendimento aproximado de 80% em relação à potência consumida e um excelente conjugado de partida. As vantagens do motor com rotor de gaiola em relação ao de corrente contínua eram marcantes: construção mais simples, silencioso, menor manutenção e alta segurança em operação. Dobrowolsky desenvolveu, em 1891, a primeira fabricação em série de motores assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5kW.

1.2 NOÇÕES FUNDAMENTAIS

1.2.1 MOTORES ELÉTRICOS

O Universo Tecnológico em Motores Elétricos

1.2.1.1 MOTOR SÍNCRONO

Os motores síncronos são motores de velocidade constante e proporcional com a frequência da rede. Os pólos do rotor seguem o campo girante imposto ao estator pela rede de alimentação trifásica. Assim, a velocidade do motor é a mesma do campo girante. Basicamente, o motor síncrono é composto de um enrolamento estatórico trifásico, que produz o que se designa de campo girante, e de um rotor bobinado (de pólos salientes ou de pólos lisos) que é excitado por uma tensão CC. Esta tensão CC de excitação gera um campo estacionário no rotor que interagindo com o campo girante produzido pelo enrolamento estatórico, produz torque no eixo do motor com uma rotação igual ao próprio campo girante.

Este tipo de máquina possui várias características próprias, que são definidas e demonstradas em uma larga gama de obras dedicadas exclusivamente a este assunto. Nesta apostila veremos os princípios e equações básicas necessárias para o desenvolvimento do tema voltado à aplicação de conversores de frequência para a variação de velocidade. A rotação do eixo do motor é expressa por:

( s ) p

f nS × −

×

Onde: nS = Rotação síncrona (rpm); f = Frequência (Hz); 2p = Número de pólos; s = Escorregamento.

Basicamente os motores assíncronos se subdividem em dois tipos principais, os quais são:

1.2.1.2.1 ROTOR GAIOLA

Os motores deste tipo também são comumente chamados de motores de GAIOLA DE ESQUILO, pois seu enrolamento rotórico tem a característica de ser curto-circuitado, assemelhando-se a tal, como mostrado na figura a seguir :

Figura 1.2 – Motor assíncrono de rotor gaiola

1.2.1.2.2 ROTOR BOBINADO

O motor de anéis possui a mesma característica construtiva do motor de indução com relação ao estator, mas o seu rotor é bobinado com um enrolamento trifásico, acessível através de três anéis com escovas coletoras no eixo. Graças a característica do ajuste da curva de conjugado x rotação em função do aumento da resistência rotórica pela inclusão de resistores externos, são estes motores largamente utilizados no acionamento de sistemas de elevada inércia e nos casos em que o conjugado resistente em baixas rotações seja alto comparativamente ao conjugado nominal.

Por outro lado, para acionamentos com baixa inércia, estes motores podem apresentar correntes de aceleração reduzidas.

Figura 1.3 – Motor assíncrono de rotor de anéis

1.2.1.3 MOTOR CC

As máquinas de corrente contínua, em função do seu princípio de funcionamento, permitem variar a velocidade de zero até a velocidade nominal aliada com a possibilidade de se ter conjugado constante. Esta característica é de fundamental importância, pois dessa forma torna-se possível fazer o acionamento em várias aplicações que exigem ampla faixa de variação de velocidade com uma ótima regulação e precisão de velocidade. Sendo um sistema específico e direcionado a aplicações dedicadas, os motores de corrente contínua são dimensionados de forma a ter as suas características definidas especialmente ao acionamento, vindo com isto a acarretar em uma elevação dos custos de produção e ser considerado como uma máquina diferenciada, onde na maior parte das situações é produzida sob encomenda. O sistema de acionamento por corrente contínua é ainda um sistema largamente utilizado, pois em muitas aplicações é necessário que se tenha uma ótima precisão de velocidade (até 0,01%), principalmente nas aplicações de sincronismo entre vários motores. Para que isto possa ocorrer, a maioria dos acionamentos CC são realimentados, isto é, possuem no motor CC um tacogerador acoplado ao seu eixo que fornece informação da velocidade do motor com o intuito de melhorar a sua regulação de velocidade. Outra característica destes motores é que possuem em sua maioria ventilação independente e classe de isolamento melhorada (classe F), para que permitam a sua operação em velocidades reduzidas sem problemas de sobreaquecimento e redução de sua vida útil. A rotação do motor de corrente contínua é expressa por:

( ) m

A A A k

U R I

n ×Φ

− ×

Onde: UA = Tensão de armadura (Vcc); IA = Corrente de armadura (Acc); RA = Resistência de armadura; k = Constante; Φm = Fluxo magnetizante; n = Rotação (rpm).

Figura 1.

Exemplo: Deseja-se levantar um peso por um processo semelhante ao usado em poços, onde, a força F que é preciso aplicar à manivela, depende do comprimento (l ) da manivela. Quanto maior for a manivela, menor será a força necessária para suspender o balde. Se o balde pesa 20N e o diâmetro do tambor é 0,20m, a corda transmitirá uma força de 20N na superfície do tambor, isto é, a 0,10m do centro do eixo. Para contrabalançar esta força , precisam de 10N na manivela, se o comprimento l for de 0,20m. se l for o dobro, isto é, 0,40m, a força F será a metade, ou seja 5N. Neste caso, o conjugado será:

C = F ×l= 20 N × 0 , 10 m = 10 N × 0 , 20 m = 5 N × 0 , 40 m

C = 2 , 0 N. m

1.2.2.2 ENERGIA E POTÊNCIA MECÂNICA

A potência mede a rapidez com que a energia é aplicada ou consumida. Como no exemplo anterior, a energia gasta ou o trabalho realizado para trazer o balde do fundo até a superfície é sempre a mesma, porém a potência exprime a rapidez com que esta energia é aplicável para erguer o balde até a boca, ou seja, a potência é a energia ou trabalho total realizado dividido pelo tempo total para realizá-lo. A unidade utilizada para a potência mecânica no SI é o Watt (W), porém a unidade mais usual para a potência mecânica é o c.v.(cavalo-vapor), equivalente a 736W.

Wmec = F × d (N.m)

t

F d Pmec

×

= (W)

t

F d Pmec ×

×

(cv)

lembrando que, 1N.m = 1J = W.∆t. Para movimentos circulares.

C = F × r (N.m)

. d. n v π = (m/s)

F d Pmec

×

= (cv)

Onde: C = conjugado em N.m; F = força em N; l = braço de alavanca em m; r = raio da polia em m; v = velocidade angular em m/s; d = diâmetro da peça em m; n = velocidade em rpm.

1.2.2.3 ENERGIA E POTÊNCIA ELÉTRICA

Embora a energia seja uma só, ela pode ser obtida de formas diferentes. Se ligar uma resistência a uma rede elétrica com tensão, passará uma corrente elétrica que irá aquecer a resistência. A resistência absorve energia e a transforma em calor, que também é uma forma de energia. Um motor elétrico absorve energia elétrica da rede e a transforma em energia mecânica disponível na ponta do eixo.

1.2.2.3.1 CIRCUITOS DE CORRENTE CONTÍNUA

A “potência elétrica”, em circuitos de corrente contínua, pode ser obtida através da relação da tensão (U), corrente (I) e resistência (R), envolvidas no circuito, ou seja:

2

2 P R I R

U

P = U × I P = = × (W)

Onde: U = tensão em volt; I = corrente em ampères; R = resistência em ohm; P = potência média em watt.

1.2.2.3.2 CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA

• Resistência

No caso de “resistências”, quanto maior a tensão da rede, maior será a corrente e mais depressa a resistência será se aquecer. Isto quer dizer que a potência elétrica será maior. A