Guia de Especificação de Motores Elétricos

GUIA DE ESPECIFICAÇÃO MOTORES ELÉTRICOS Motores Automação Energia Transmissão Distribuição Tintas Especificação do Motor Elétrico 2 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 3 Onde quer que haja progresso a presença do motor elétrico é imprescindível Desempenhando um importante papel para a sociedade os motores são o coração das máquinas modernas por essa razão é necessário conhecer seus princípios fundamentais de funcionamento desde a construção até as aplicações O Guia de Especificação de Motores Elétricos WEG auxilia de maneira simples e objetiva aqueles que compram vendem e trabalham com esses equipamentos trazendo instruções de manuseio uso e funcionamento dos mais diversos tipos de motores Na era das máquinas modernas os motores elétricos são o combustível da inovação Esse material tem como objetivo apresentar à todos os apaixonados pela eletricidade o crescimento contínuo das novas tecnologias sem perder a simplicidade do fundamental no universo da energia Especificação de Motores Elétricos wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 4 Índice 1 Noções Fundamentais 6 11 Motores Elétricos 6 12 Conceitos Básicos 7 121 Conjugado 7 122 Energia e Potência Mecânica 7 123 Energia e Potência Elétrica 7 124 Potências Aparente Ativa e Reativa 8 125 Fator de Potência 9 126 Rendimento 11 127 Relação entre Conjugado e Potência 11 13 Sistemas de Corrente Alternada Monofásica 11 131 Ligações em Série e Paralelo 11 142 Ligação Estrela 12 14 Sistemas de Corrente Alternada Trifásica 12 141 Ligação Triângulo 12 15 Motor de Indução Trifásico 13 151 Princípio de Funcionamento Campo Girante 13 152 Velocidade Síncrona ns 14 153 Escorregamento s 15 154 Velocidade Nominal 15 16 Materiais e Sistemas de Isolação 15 161 Material Isolante 15 162 Sistema Isolante 15 163 Classes Térmicas 15 164 Materiais Isolantes em Sistemas de Isolação 16 165 Sistemas de Isolação WEG 16 2 Características da Rede de Alimentação 18 21 O Sistema 18 211 Trifásico 18 212 Monofásico 18 3 Características de Alimentação do Motor Elétrico 18 31 Tensão Nominal 18 311 Tensão Nominal Múltipla 18 32 Frequência Nominal Hz 19 321 Ligação em Frequências Diferentes 19 33 Tolerância de Variação de Tensão e Frequência 20 34 Limitação da Corrente de Partida em Motores Trifásicos 20 341 Partida Direta 20 342 Partida com Chave EstrelaTriângulo Y Δ 21 343 Partida com C have Compensadora Autotransformador 23 344 Comparação entre Chaves EstrelaTriângulo e Compensadoras Automáticas 24 345 Partida com Chave SérieParalelo 24 346 Partida Eletrônica SoftStarter 25 35 Sentido de Rotação de Motores de Indução Trifásicos 25 4 Características de Aceleração 25 41 Conjugados 25 411 Curva Conjugado x Velocidade 25 412 Categorias Valores Mínimos Normalizados de Conjugado 26 413 Características dos Motores WEG 28 42 Inércia da Carga 28 43 Tempo de Aceleração 28 44 Regime de Partida 29 45 Corrente de Rotor Bloqueado 29 451 Valores Máximos Normalizados 29 5 Regulagem da Velocidade de Motores Assíncronos de Indução 30 51 Variação do Número de Polos 30 511 Motores de duas Velocidades com Enrolamentos Independentes 30 512 Dahlander 30 513 Motores com Mais de Duas Velocidades 31 52 Variação do Escorregamento 31 521 Variação da Resistência Rotórica 31 522 Variação da Tensão do Estator 31 53 Inversores de Frequência 31 6 Motofreio Trifásico 31 61 Funcionamento do Freio 32 62 Esquemas de Ligação 32 63 Alimentação da Bobina do Freio 33 64 Conjugado de Frenagem 33 65 Ajuste do Entreferro 33 7 Características em Regime 34 711 Aquecimento do Enrolamento 34 712 Vida Útil do Motor 35 713 Classes de Isolamento 35 714 Medida de Elevação de Temperatura do Enrolamento35 72 Proteção Térmica de Motores Elétricos 36 721 Termorresistores Pt100 36 722 Termistores PTC e NTC 36 715 Aplicação a Motores Elétricos 36 723 Protetores Térmicos Bimetálicos Termostatos 37 724 Protetores Térmicos Fenólicos 38 73 Regime de Serviço39 731 Regimes Padronizados 39 732 Designação do Regime Tipo 42 733 Potência Nominal 43 734 Potências Equivalentes para Cargas de Pequena Inércia 43 74 Fator de Serviço FS 44 8 Características de Ambiente 44 81 Altitude 44 82 Temperatura Ambiente44 83 Determinação da Potência Útil do Motor nas Diversas Condições de Temperatura e Altitude 44 84 Atmosfera Ambiente 45 841 Ambientes Agressivos 45 842 Ambientes Contendo Poeiras ou Fibras 45 843 Ambientes Explosivos 45 85 Grau de Proteção 45 851 Código de Identificação 45 852 Tipos Usuais de Graus de Proteção 46 853 Motores à Prova de Intempéries 46 86 Resistência de Aquecimento 46 87 Limites de Ruídos 47 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 5 9 Atmosferas Explosivas 48 91 Áreas de Risco 48 92 Atmosfera Explosiva 48 93 Classificação das Áreas de Risco 48 931 Classes e Grupos das Áreas de Risco 48 932 Tipo de Proteção do Invólucro 49 94 Classes de Temperatura 50 95 Equipamentos para Áreas de Risco 50 96 Equipamentos de Segurança Aumentada 50 97 Equipamentos à Prova de Explosão 51 10 Características Construtivas 51 101 Dimensões 51 102 Formas Construtivas Normalizadas 52 103 Dimensões dos Flanges 54 104 Pintura 55 1041 Pintura Tropicalizada ou Tropicalização 55 11 Seleção e Aplicação dos Motores Trifásicos 55 111 Seleção do Tipo de Motor para Diferentes Cargas 57 112 Níveis de Rendimentos Exigidos no Brasil 58 1121 O Programa de Eficiência Energética no País 58 1122 Motores IR3 Premium e IR4 Super Premium 58 1123 W22 Magnet Drive System 59 113 Aplicação de Motores de Indução Alimentados por Inversores de Frequência 59 1131 Aspectos Normativos 59 1132 Variação da Velocidade do Motor por Meio de Inversores de Frequência 59 1133 Características dos Inversores de Frequência 60 11331 Modos de Controle 60 11332 Harmônicas 61 1134 Influência do Inversor no Desempenho do Motor 61 12 Informações Ambientais 64 121 Embalagem 64 122 Produto 64 13 Ensaios 64 131 Motores Alimentados por Inversores de Frequência 64 14 Anexos 65 141 Sistema Internacional de Unidades SI 65 142 Conversão de Unidades 66 143 Normas ABNT e IEC 67 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 6 11 Motores Elétricos Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica O motor de indução é o mais usado de todos os tipos de motores pois combina as vantagens da utilização de energia elétrica baixo custo facilidade de transporte limpeza simplicidade de comando com sua construção simples e grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos Os tipos mais comuns de motores elétricos são a Motores de corrente contínua São motores de custo mais elevado e além disso precisam de uma fonte de corrente contínua ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em corrente contínua Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação e da manutenção b Motores de corrente alternada São os mais utilizados porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada Os principais tipos são Motor síncrono funciona com velocidade fixa ou seja sem interferência do escorregamento utilizado normalmente para grandes potências devido ao seu alto custo em tamanhos menores Motor de indução funciona normalmente com uma velocidade constante que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo Devido a sua grande simplicidade robustez e baixo custo é o motor mais utilizado de todos sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na prática Atualmente é possível o controle da velocidade dos motores de indução com o auxílio de inversores de frequência O Universo Tecnológico de Motores Elétricos Figura 11 O Universo Tecnológico de Motores Elétricos 1 Noções Fundamentais No diagrama acima são apresentados os tipos de motores mais utilizados Motores para usos específicos e de aplicações reduzidas não foram relacionados wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 7 12 Conceitos Básicos São apresentados a seguir os conceitos de algumas grandezas básicas cuja compreensão é necessária para melhor acompanhar as explicações das outras partes deste guia 121 Conjugado O conjugado também chamado torque ou momento é a medida do esforço necessário para girar um eixo Pela experiência prática observase que para levantar um peso por um processo semelhante ao usado em poços Figura 12 a força F que é preciso aplicar à manivela depende do comprimento E da mesma Quanto maior for a manivela menor será a força necessária Se dobrarmos o tamanho E da manivela a força F necessária será diminuída à metade No exemplo da Figura 12 se o balde pesa 20 N e o diâmetro do tambor é 020 m a corda transmitirá uma força de 20 N na superfície do tambor isto é a 010 m do centro do eixo Para contrabalançar esta força precisase de 10 N na manivela se o comprimento E for de 020 m Se E for o dobro isto é 040 m a força F será a metade ou seja 5 N Como vemos para medir o esforço necessário para girar o eixo não basta definir a força empregada é preciso também dizer a que distância do centro do eixo a força é aplicada O esforço é medido pelo conjugado que é o produto da força pela distância F x E No exemplo citado o conjugado vale C 20 N x 010 m 10 N x 020 m 5 N x 040 m 20 Nm C F E N m 122 Energia e potência mecânica A potência mede a velocidade com que a energia é aplicada ou consumida No exemplo anterior se o poço tem 245 metros de profundidade a energia gasta ou trabalho W realizado para trazer o balde do fundo até a boca do poço é sempre a mesma valendo 20 N x 245 m 490 Nm Nota a unidade de medida de energia mecânica Nm é a mesma que usamos para o conjugado tratase no entanto de grandezas de naturezas diferentes que não devem ser confundidas W F d N m OBS 1 Nm 1 J Potência x tempo Watts x segundo A potência exprime a rapidez com que esta energia é aplicada e se calcula dividindo a energia ou trabalho total pelo tempo gasto em realizálo Assim se usarmos um motor elétrico capaz de erguer o balde de água em 20 segundos a potência necessária será F d Pmec W t 490 P1 245 W 20 Se usarmos um motor mais potente com capacidade de realizar o trabalho em 13 segundos a potência necessária será 490 P2 377 W 13 A unidade usada no Brasil para medida de potência mecânica é o cv cavalovapor equivalente a 0736 kW unidade de medida utilizada internacionalmente para o mesmo fim Relação entre unidades de potência P kW 0736 P cv P cv 1359 P kW Então as potências dos dois motores acima serão 245 1 377 1 P1 cv P2 cv 736 3 736 2 Para movimentos circulares C F r Nm π d n v ms 60 F d Pmec cv 736 t onde C conjugado em Nm F força em N r raio da polia em m v velocidade angular em ms d diâmetro da peça em m n velocidade em rpm Figura 11 Conjugado wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 8 123 Energia e potência elétrica Embora a energia seja uma coisa só ela pode se apresentar de formas diferentes Se ligarmos uma resistência a uma rede elétrica com tensão passará uma corrente elétrica que irá aquecer a resistência A resistência absorve energia elétrica 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 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 P U I W ou U 2 P W R ou P R I² W Onde U tensão em Volt I corrente em Ampère R resistência em Ohm P potência média em Watt Circuitos de corrente alternada a Resistência No caso de resistências quanto maior a tensão da rede maior será a corrente e mais depressa a resistência irá se aquecer Isto quer dizer que a potência elétrica será maior A potência elétrica absorvida da rede no caso da resistência é calculada multiplicandose a tensão da rede pela corrente se a resistência carga for monofásica P Uf If W No sistema trifásico a potência em cada fase da carga será Pf Uf x If como se fosse um sistema monofásico independente A potência total será a soma das potências das três fases ou seja P 3Pf 3 Uf If Lembrando que o sistema trifásico é ligado em estrela ou triângulo temos as seguintes relações Ligação estrela U 3 Uf e I If Ligação triângulo U Uf e I 3 If Assim a potência total para ambas as ligações será P 3 U I W Nota esta expressão vale para a carga formada por resistências onde não há defasagem da corrente b Cargas reativas Cargas reativas são cargas onde existe defasagem entre o ângulo da tensão e da corrente como é o caso dos motores de indução Portanto a defasagem deve ser levada em consideração durante o cálculo da potência neste caso a expressão fica P 3 U I cos ϕ W Onde U Tensão de linha I Corrente de linha cos ϕ Ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente de fase A unidade de medida usual para potência elétrica é o Watt W correspondente a 1 Volt x 1 Ampère ou seu múltiplo o quilowatt 1000 Watts Esta unidade também é usada para medida de potência mecânica A unidade de medida usual para energia elétrica é o quilowatthora kWh correspondente à energia fornecida por uma potência de 1 kW funcionando durante uma hora é a unidade que aparece para cobrança nas contas de luz 124 Potências Aparente Ativa e Reativa Potência aparente S É o resultado da multiplicação da tensão pela corrente S U I para sistemas monofásicos e S 3 U I para sistemas trifásicos Corresponde à potência que existiria se não houvesse defasagem da corrente ou seja se a carga fosse formada por resistências Então P S VA Cos ϕ Evidentemente para as cargas resistivas cos ϕ 1 e a potência ativa se confunde com a potência aparente A unidade de medida para potência aparente é o Volt Ampère VA ou seu múltiplo o quiloVoltAmpère kVA Potência ativa P É a parcela da potência aparente que realiza trabalho ou seja que é transformada em energia P 3 U I cos ϕ W ou P S cos ϕ W Potência reativa Q É a parcela da potência aparente que não realiza trabalho Apenas é transferida e armazenada nos elementos passivos capacitores e indutores do circuito Q 3 U I sen ϕ VAr ou Q S sen ϕ VAr Triângulo de potências Figura 13 Triângulo de potências carga indutiva wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 9 125 Fator de Potência O fator de potência indicado por cos ϕ onde ϕ é o ângulo de defasagem da tensão em relação à corrente é a relação entre a potência ativa P e a potência aparente S Figura 13 P P kW 1000 cos ϕ S 3 U I Assim gCarga Resistiva cos ϕ 1 g Carga Indutiva cos ϕ atrasado g Carga Capacitiva cos ϕ adiantado Nota os termos atrasado e adiantado referemse ao ângulo da corrente em relação à tensão Um motor não consome apenas potência ativa que é depois convertida em trabalho mecânico e calor perdas mas também potência reativa necessária para magnetização mas que não produz trabalho No diagrama da Figura 14 o vetor P representa a potência ativa e o Q a potência reativa que somadas resultam na potência aparente S O fator de potência é determinado medindose a potência de entrada a tensão e a corrente de carga nominal Figura 14 Fator de potência Importância do fator de potência A energia reativa limita a capacidade de transporte de energia útil ativa nas linhas de transmissão subtransmissão e distribuição em outras palavras quanto maior o fator de potência maior a disponibilidade de potência ativa no sistema e maior é o aproveitamento do sistema elétrico brasileiro O fator de potência de referência das cargas determinado pela portaria do DNAEE número 85 é de 092 O motor elétrico representa aproximadamente 68 do consumo de energia elétrica dentro das indústrias por isso é um elemento de grande impacto nos índices de fator de potência Logo é imprescindível a utilização de motores com potência e características bem dimensionadas à sua função pois o fator de potência varia com a carga do motor Onde Q Potência trifásica do banco de capacitores a ser instalado P cv Potência nominal do motor F Fator obtido na Tabela 12 Rend Rendimento do motor Correção do fator de potência O aumento do fator de potência é realizado com a ligação de uma carga capacitiva em geral um capacitor ou motor síncrono super excitado em paralelo com a carga Por exemplo Um motor elétrico trifásico de 100 cv 75 kW IV polos operando com 100 da potência nominal com fator de potência original de 087 e rendimento de 935 Desejase calcular a potência reativa necessária para elevar o fator de potência para 095 Solução Utilizandose da Tabela 12 na intersecção da linha 087 com a coluna de 095 obtémse o valor de 0238 que multiplicado pela potência absorvida da rede pelo motor em kW resulta no valor da potência reativa necessária para elevarse o fator de potência de 087 para 095 100 x 0736 x 0238 x 100 935 Q P cv x 0736 x F x 100 Rend Q 18735 kVAr wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 10 Tabela 12 Correção do fator de potência Fator de potência original Fator de potência desejado 08 081 082 083 084 085 086 087 088 089 09 091 092 093 094 095 096 097 098 099 1 05 0982 1008 1034 106 1086 1112 1139 1165 1192 1220 1248 1276 1306 1337 1369 1403 1442 1481 1529 1590 1732 051 0937 0962 0989 1015 1041 1067 1094 1120 1147 1175 1203 1231 1261 1292 1324 1358 1395 1436 1484 1544 1687 052 0893 0919 0945 0971 0997 1023 1060 1076 1103 1131 1159 1187 1217 1248 1280 1314 1351 1392 1440 1500 1643 053 0850 0876 0902 0928 0954 0980 1007 1033 1060 1088 1116 1144 1174 1205 1237 1271 1308 1349 1397 1457 1600 054 0809 0835 0861 0887 0913 0939 0966 0992 1019 1047 1075 1103 1133 1164 1196 1230 1267 1308 1356 1416 1359 055 0769 0795 0821 0847 0873 0899 0926 0952 0979 1007 1035 1063 1090 1124 1456 1190 1228 1268 1316 1377 1519 056 0730 0756 0782 0808 0834 0860 0887 0913 0940 0968 0996 1024 1051 1085 1117 1151 1189 1229 1277 1338 1480 057 0692 0718 0744 0770 0796 0882 0849 0875 0902 0930 0958 0986 1013 1047 1079 1113 1151 1191 1239 1300 1442 058 0655 0681 0707 0733 0759 0785 0812 0838 0865 0893 0921 0949 0976 1010 1042 1076 1114 1154 1202 1263 1405 059 0618 0644 0670 0696 0722 0748 0775 0801 0828 0856 0884 0912 0943 0973 1005 1039 1077 1117 1165 1226 1368 06 0584 0610 0636 0662 0688 0714 0741 0767 0794 0822 0850 0878 0905 0939 0971 1005 1043 1083 1131 1192 1334 061 0549 0575 0601 0627 0653 0679 0706 0732 0759 0787 0815 0843 0870 0904 0936 0970 1008 1048 1096 1157 1299 062 0515 0541 0567 0593 0619 0645 0672 0698 0725 0753 0781 0809 0836 0870 0902 0936 0974 1014 1062 1123 1265 063 0483 0509 0535 0561 0587 0613 0640 0666 0693 0721 0749 0777 0804 0838 0870 0904 0942 0982 1000 1091 1233 064 0450 0476 0502 0528 0554 0580 0607 0633 0660 0688 0716 0744 0771 0805 0837 0871 0909 0949 0997 1066 1200 065 0419 0445 0471 0497 0523 0549 0576 0602 0629 0657 0685 0713 0740 0774 0806 0840 0878 0918 0966 1027 1169 066 0388 0414 0440 0466 0492 0518 0545 0571 0598 0260 0654 0692 0709 0742 0755 0809 0847 0887 0935 0996 1138 067 0358 0384 0410 0436 0462 0488 0515 0541 0568 0596 0624 0652 0679 0713 0745 0779 0817 0857 0906 0966 1108 068 0329 0355 0381 0407 0433 0459 0486 0512 0539 0567 0595 0623 0650 0684 0716 0750 0788 0828 0876 0937 1079 069 0299 0325 0351 0377 0403 0429 0456 0482 0509 0537 0565 0593 0620 0654 0686 0720 0758 0798 0840 0907 1049 07 0270 0296 0322 0348 0374 0400 0427 0453 0480 0508 0536 0564 0591 0625 0657 0691 0729 0769 0811 0878 1020 071 0242 0268 0294 0320 0346 0372 0399 0425 0452 0480 0508 0536 0563 0597 0629 0663 0701 0741 0783 0850 0992 072 0213 0239 0265 0291 0317 0343 0370 0396 0423 0451 0479 0507 0534 0568 0600 0624 0672 0712 0754 0821 0963 073 0186 0212 0238 0264 0290 0316 0343 0369 0396 0424 0452 0480 0507 0541 0573 0607 0645 0685 0727 0794 0936 074 0159 0185 0211 0237 0263 0289 0316 0342 0369 0397 0425 0453 0480 0514 0546 0580 0618 0658 0700 0767 0909 075 0132 0158 0184 0210 0236 0262 0289 0315 0342 0370 0398 0426 0453 0487 0519 0553 0591 0631 0673 0740 0882 076 0106 0131 0157 0183 0209 0235 0262 0288 0315 0343 0371 0399 0426 0460 0492 0526 0564 0604 0652 0713 0855 077 0079 0106 0131 0157 0183 0209 0236 0262 0289 0317 0345 0373 0400 0434 0466 0500 0538 0578 0620 0686 0829 078 0053 0079 0105 0131 0157 0183 0210 0236 0263 0291 0319 0347 0374 0408 0440 0474 0512 0562 0594 0661 0803 079 0026 0062 0078 0104 0130 0153 0183 0209 0236 0264 0292 0320 0347 0381 0403 0447 0485 0525 0567 0634 0776 08 0000 0026 0062 0078 0104 0130 0157 0183 0210 0238 0266 0264 0321 0355 0387 0421 0459 0499 0541 0608 0750 081 0000 0026 0062 0078 0104 0131 0157 0184 0212 0240 0268 0295 0329 0361 0395 0433 0473 0515 0582 0724 082 0000 0026 0062 0078 0105 0131 0158 0186 0214 0242 0269 0303 0335 0369 0407 0447 0496 0556 0696 083 0000 0026 0062 0079 0105 0132 0160 0188 0216 0243 0277 0309 0343 0381 0421 0463 0536 0672 084 0000 0026 0053 0079 0106 0140 0162 0190 0217 0251 0283 0317 0355 0395 0437 0504 0645 085 0000 0027 0053 0080 0108 0136 0164 0194 0225 0257 0191 0229 0369 0417 0476 0620 086 0000 0026 0053 0081 0109 0137 0167 0198 0230 0265 0301 0343 0390 0451 0593 087 0027 0055 0082 0111 0141 0172 0204 0238 0275 0317 0364 0425 0567 088 0028 0056 0084 0114 0145 0177 0211 0248 0290 0337 0398 0540 089 0028 0056 0086 0117 0149 0183 0220 0262 0309 0370 0512 09 0028 0058 0089 0121 0155 0192 0234 0281 0342 0484 091 0030 0061 0093 0127 0164 0206 0253 0314 0456 092 0031 0063 0097 0134 0176 0223 0284 0426 093 0032 0068 0103 0145 0192 0253 0395 094 0034 0071 0113 0160 0221 0363 095 0037 0079 0126 0187 0328 096 0042 0089 0149 0292 097 0047 0108 0251 098 0061 0203 099 0142 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 11 126 Rendimento O rendimento define a eficiência com que é feita a conversão da energia elétrica absorvida da rede pelo motor em energia mecânica disponível no eixo Chamando Potência útil Pu a potência mecânica disponível no eixo e Potência absorvida Pa a potência elétrica que o motor retira da rede o rendimento será a relação entre as duas ou seja Pu W 736 P cv 1000 P kW η Pa W 3 U I cos ϕ 3 U I cos ϕ ou 736 P cv η 100 3 U I cos ϕ 127 Relação entre Conjugado e Potência Quando a energia mecânica é aplicada sob a forma de movimento rotativo a potência desenvolvida depende do conjugado C e da velocidade de rotação n As relações são C kgfm n rpm C Nm n rpm P cv 716 7024 C kgfm n rpm C Nm n rpm P kW 974 9555 Inversamente 716 P cv 974 P kW C kgfm n rpm n rpm 7024 P cv 9555 P kW C Nm n rpm n rpm 13 Sistemas de Corrente Alternada Monofásica A corrente alternada se caracteriza pelo fato de que a tensão em vez de permanecer fixa como entre os polos de uma bateria varia com o tempo mudando de sentido alternadamente No sistema monofásico uma tensão alternada U Volt é gerada e aplicada entre dois fios aos quais se liga a carga que absorve uma corrente I Ampère ver Figura 15a Se representarmos num gráfico os valores de U e I a cada instante vamos obter a Figura 15b Na Figura 15b estão também indicadas algumas grandezas que serão definidas em seguida Note que as ondas de tensão e de corrente não estão em fase isto é não passam pelo valor zero ao mesmo tempo embora tenham a mesma frequência isto acontece para muitos tipos de carga por exemplo enrolamentos de motores cargas reativas Frequência É o número de vezes por segundo que a tensão muda de sentido e volta à condição inicial É expressa em ciclos por segundo ou Hertz simbolizada por Hz Tensão máxima Umáx É o valor de pico da tensão ou seja o maior valor instantâneo atingido pela tensão durante um ciclo este valor é atingido duas vezes por ciclo uma vez positivo e uma vez negativo Corrente máxima Imáx É o valor de pico da corrente Valor eficaz de tensão e corrente U e I É o valor da tensão e corrente contínuas que desenvolvem potência correspondente àquela desenvolvida pela corrente alternada Podese demonstrar que o valor eficaz vale U Umáx 2 e I Imáx 2 Exemplo Se ligarmos uma resistência a um circuito de corrente alternada cos ϕ 1 com Umáx 311 V e Imáx 14 14 A A potência desenvolvida será P 2200 Watts 22 kW OBS Normalmente quando se fala em tensão e corrente por exemplo 220 V ou 10 A sem especificar mais nada estamos nos referindo à valores eficazes da tensão ou da corrente que são empregados na prática Defasagem ϕ É o atraso da onda de corrente em relação à onda da tensão ver Figura 15b Em vez de ser medido em tempo segundos este atraso é geralmente medido em ângulo graus correspondente à fração de um ciclo completo considerando 1 ciclo 360o Mas comumente a defasagem é expressa pelo cosseno do ângulo ver item 125 Fator de potência 131 Ligações em Série e Paralelo Figura 16a Figura 16b Figura 15a Figura 15b P U I COS ϕ 311 1414 1 Umax Imax 2 2 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 12 Se ligarmos duas cargas iguais a um sistema monofásico esta ligação pode ser feita em dois modos g Ligação em série Figura 16a em que a corrente total do circuito percorre as duas cargas Neste caso a tensão em cada carga será a metade da tensão do circuito g Ligação em paralelo Figura 16b em que é aplicada às duas cargas a tensão do circuito Neste caso a corrente em cada carga será a metade da corrente total do circuito 14 Sistemas de Corrente Alternada Trifásica O sistema trifásico é formado pela associação de três sistemas monofásicos de tensões U1 U2 e U3 tais que a defasagem entre elas seja de 120o ou seja os atrasos de U2 em relação a U1 de U3 em relação a U2 e de U1 em relação a U3 sejam iguais a 120o considerando um ciclo completo 360o O sistema é equilibrado se as três tensões têm o mesmo valor eficaz U1 U2 U3 conforme Figura 17 Ligando entre si os três sistemas monofásicos e eliminando os fios desnecessários teremos um sistema trifásico equilibrado três tensões U1 U2 e U3 equilibradas defasadas entre si de 120o e aplicadas entre os três fios do sistema A ligação pode ser feita de duas maneiras representadas nos esquemas seguintes Nestes esquemas costumase representar as tensões com setas inclinadas ou vetores girantes mantendo entre si o ângulo correspondente à defasagem 120o conforme Figuras 18a b e c e Figuras 19a b e c 141 Ligação Triângulo Se ligarmos os três sistemas monofásicos entre si como indicam as Figuras 18a b e c podemos eliminar três fios deixando apenas um em cada ponto de ligação e o sistema trifásico ficará reduzido a três fios L1 L2 e L3 Tensão de linha U É a tensão nominal do sistema trifásico aplicada entre dois dos três fios L1 L2 e L3 Figura 17 Sistemas de corrente alternada trifásica Figura 18a Ligações Corrente de linha I É a corrente em qualquer um dos três fios L1 L2 e L3 Tensão e corrente de fase Uf e If É a tensão e corrente de cada um dos três sistemas monofásicos considerados Examinando o esquema da Figura 18b vêse que U Uf I 3 If 1732 If I If3 If1 Figura 18c Exemplo Temos um sistema equilibrado de tensão nominal 220 V A corrente de linha medida é 10 A Ligando a este sistema uma carga trifásica composta de três cargas iguais ligadas em triângulo qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas Temos Uf U1 220 V em cada uma das cargas Se I 1732 If temos que If 0577 I 0577 10 577 A em cada uma das cargas 142 Ligação Estrela Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos três os três fios restantes formam um sistema trifásico em estrela Figura 19a Às vezes o sistema trifásico em estrela é a quatro fios ou com neutro O quarto fio é ligado ao ponto comum às três fases Figura 18b Diagrama elétrico Figura 18c Diagrama fasorial wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 13 Figura 110 Motor elétrico trifásico A tensão de linha ou tensão nominal do sistema trifásico e a corrente de linha são definidas do mesmo modo que na ligação triângulo Figura 19a Ligações Figura 19b Diagrama elétrico Figura 19c Diagrama fasorial Rotor g Eixo 7 transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor g Núcleo de chapas 3 as chapas possuem as mesmas características das chapas do estator g Barras e anéis de curtocircuito 12 são de alumínio injetado sob pressão numa única peça Outras partes do motor de indução trifásico g Tampa 4 g Ventilador 5 g Tampa defletora 6 g Caixa de ligação 9 g Terminais 10 g Rolamentos 11 Daremos neste guia ênfase ao motor de gaiola cujo rotor é constituído de um conjunto de barras não isoladas e interligadas por anéis de curtocircuito O que caracteriza o motor de indução é que só o estator é ligado à rede de alimentação O rotor não é alimentado externamente e as correntes que circulam nele são induzidas eletromagneticamente pelo estator de onde provém o seu nome motor de indução 151 Princípio de Funcionamento Campo Girante Quando uma bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado um campo magnético orientado conforme o eixo da bobina e de valor proporcional à corrente Figura 111a Figura 111b 1 2 8 10 3 5 12 6 4 11 7 9 Examinando o esquema da figura 19b vêse que Exemplo Temos uma carga trifásica composta de três cargas iguais cada carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220 V absorvendo 577 A Qual a tensão nominal do sistema trifásico que alimenta estas cargas ligadas em estrela em suas condições nominais 220 V e 577 A Qual a corrente de linha Temos Uf 220 V tensão nominal de cada carga U 1732 220 380 V I If 577 A 15 Motor de Indução Trifásico O motor de indução trifásico Figura 110 é composto fundamentalmente de duas partes estator e rotor Estator g Carcaça 1 é a estrutura suporte do conjunto de construção robusta em ferro fundido aço ou alumínio injetado resistente à corrosão e normalmente com aletas g Núcleo de chapas 2 as chapas são de aço magnético g Enrolamento trifásico 8 três conjuntos iguais de bobinas uma para cada fase formando um sistema trifásico equilibrado ligado à rede trifásica de alimentação I If U 3 Uf 1732 Uf U Uf1 Uf2 Figura 19c 120 120 120 120 120 120 I U1 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 14 a Na Figura 111a é indicado um enrolamento monofásico atravessado por uma corrente I e o campo H criado por ela Enrolamento é constituído de um par de polos um polo norte e um polo sul cujos efeitos se somam para estabelecer o campo H O fluxo magnético atravessa o rotor entre os dois polos e se fecha através do núcleo do estator Se a corrente I é alternada o campo H também é e o seu valor a cada instante será representando pelo mesmo gráfico da Figura 15b inclusive invertendo o sentido em cada meio ciclo O campo H é pulsante pois sua intensidade varia proporcionalmente à corrente sempre na mesma direção nortesul b Na Figura 111b é indicado um enrolamento trifásico que é composto por três monofásicos espaçados entre si de 120o Se este enrolamento for alimentado por um sistema trifásico as correntes I1 I2 e I3 criarão do mesmo modo os seus próprios campos magnéticos H1 H2 e H3 Estes campos são deslocados 120º entre si Além disso como são proporcionais às respectivas correntes serão defasados no tempo também de 120o entre si e podem ser representados por um gráfico igual ao da figura 17 O campo total H resultante a cada instante será igual à soma gráfica dos três campos H1 H2 e H3 naquele instante Na Figura 112 representamos esta soma gráfica para seis instantes sucessivos No instante 1 a Figura 112 mostra que o campo H1 é máximo e os campos H2 e H3 são negativos e de mesmo valor iguais a 05 O campo resultante soma gráfica é mostrado na parte inferior da Figura 112 1 tendo a mesma direção do enrolamento da fase 1 Repetindo a construção para os pontos 2 3 4 5 e 6 da Figura 17 observase que o campo resultante H tem intensidade constante porém sua direção vai girando completando uma volta no fim de um ciclo Assim quando um enrolamento trifásico é alimentado por correntes trifásicas criase um campo girante como se houvesse um único par de polos girantes de intensidade constante Este campo girante criado pelo enrolamento trifásico do estator induz tensões nas barras do rotor linhas de fluxo magnético cortam as barras do rotor que por estar curtocircuitadas geram correntes e consequentemente um campo no rotor de polaridade oposta à do campo Figura 112 Soma gráfica de vetores girante do estator Como campos opostos se atraem e como o campo do estator é rotativo o rotor tende a acompanhar a rotação deste campo Desenvolvese então no rotor um conjugado motor que faz com que ele gire acionando a carga 152 Velocidade Síncrona ns A velocidade síncrona do motor é definida pela velocidade de rotação do campo girante a qual depende do número de polos 2p do motor e da frequência f da rede em Hertz Os enrolamentos podem ser construídos com um ou mais pares de polos que se distribuem alternadamente um norte e um sul ao longo da periferia do núcleo magnético O campo girante percorre um par de polos p a cada ciclo Assim como o enrolamento tem polos ou p pares de polos a velocidade do campo é 60 f 120 f ns rpm p 2 p Exemplos a Qual a rotação síncrona de um motor de VI polos 50 Hz 120 50 ns 1000 rpm 6 b Motor de XII polos 60 Hz 120 60 ns 600 rpm 12 Note que o número de polos do motor terá que ser sempre par para formar os pares de polos Para as frequências e número de polos usuais as velocidades síncronas são Para motores de dois polos como no item 151 o campo percorre uma volta a cada ciclo Assim os graus elétricos equivalem aos graus mecânicos Para motores com mais de dois polos de acordo com o número de polos um giro geométrico menor é percorrido pelo campo Exemplo Para um motor de VI polos teremos em um ciclo completo um giro do campo de 360o x 26 120o mecânicos Isto equivale logicamente a 13 da velocidade em II polos Concluise assim que Graus elétricos Graus mecânicos x p Nº de polos Rotação síncrona por minuto rpm 60 Hertz 50 Hertz II 3600 3000 IV 1800 1500 VI 1200 1000 VIII 900 750 X 720 600 Tabela 13 Velocidades síncronas wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 15 153 Escorregamento s Se o motor gira a uma velocidade diferente da velocidade síncrona ou seja diferente da velocidade do campo girante o enrolamento do rotor corta as linhas de força magnética do campo e pelas leis do eletromagnetismo circularão nele correntes induzidas Quanto maior a carga maior terá que ser o conjugado necessário para acionála Para obter um maior conjugado terá que ser maior a diferença de velocidade para que as correntes induzidas e os campos produzidos sejam maiores Portanto à medida que a carga aumenta a rotação do motor diminui Quando a carga é zero motor em vazio o rotor girará praticamente com a rotação síncrona A diferença entre a velocidade do motor n e a velocidade síncrona ns chamase escorregamento s que pode ser expresso em rotações por minuto rpm como fração da velocidade síncrona ou ainda como porcentagem desta ns n ns n s rpm ns n s s 100 ns ns Portanto para um dado escorregamento s a velocidade do motor será s n ns 1 100 Exemplo Qual é o escorregamento de um motor de VI polos 50 Hz se sua velocidade é de 960 rpm 1000 960 s 100 1000 s 4 154 Velocidade Nominal É a velocidade rpm do motor funcionando à potência nominal sob tensão e frequência nominais Conforme foi visto no item 153 depende do escorregamento e da velocidade síncrona s n ns 1 rpm 100 16 Materiais e Sistemas de Isolação Sendo o motor de indução uma máquina robusta e de construção simples a sua vida útil depende quase exclusivamente da vida útil da isolação do enrolamento Esta é afetada por muitos fatores como umidade vibrações ambientes corrosivos e outros Dentre todos os fatores o mais importante é sem dúvida a temperatura suportada pelos materiais isolantes empregados Um aumento de 8 a 10 graus acima do limite da classe térmica da temperatura da isolação pode reduzir a vida útil do enrolamento pela metade Para um maior tempo de vida do motor elétrico recomendamos a utilização de sensores térmicos para proteção do enrolamento Quando falamos em diminuição da vida útil do motor não nos referimos às temperaturas elevadas quando o isolante se queima e o enrolamento é destruído repentinamente Vida útil da isolação em termos de temperatura de trabalho bem abaixo daquela em que o material se queima referese ao envelhecimento gradual do isolante que vai se tornando ressecado perdendo o poder isolante até que não suporte mais a tensão aplicada e produza o curtocircuito A experiência mostra que a isolação tem uma duração praticamente ilimitada se a sua temperatura for mantida abaixo do limite de sua classe térmica Acima deste valor a vida útil da isolação tornase cada vez mais curta à medida que a temperatura de trabalho é mais alta Este limite de temperatura é muito mais baixo que a temperatura de queima do isolante e depende do tipo de material empregado Esta limitação de temperatura referese ao ponto mais quente da isolação e não necessariamente ao enrolamento todo Com o uso cada vez mais intenso de inversores de frequência para variação de velocidade dos motores de indução outros critérios da aplicação também devem ser observados para a preservação da vida do sistema de isolação do motor Mais detalhes podem ser vistos no item Influência do inversor na isolação do motor 161 Material Isolante O material isolante impede limita e direciona o fluxo das correntes elétricas A principal função do material isolante é impedir o fluxo de corrente de um condutor para terra ou para um potencial mais baixo além disso ele serve para dar suporte mecânico proteger o condutor de degradação provocada pelo meio ambiente e transferir calor para o ambiente externo Gases líquidos e sólidos são usados para isolar equipamentos elétricos conforme as necessidades do sistema Os sistemas de isolação influenciam na boa qualidade do equipamento o tipo e a qualidade da isolação afetam o custo o peso o desempenho e a vida útil do mesmo 162 Sistema Isolante Uma combinação de dois ou mais materiais isolantes usados num equipamento elétrico denominase sistema isolante Essa combinação num motor elétrico consiste do esmalte de isolação do fio isolação de fundo de ranhura isolação de fechamento de ranhura isolação entre fases verniz e ou resina de impregnação isolação do cabo de ligação e isolação de solda Qualquer material ou componente que não esteja em contato com a bobina não faz parte do sistema de isolação 163 Classes Térmicas Como a temperatura em produtos eletromecânicos é frequentemente o fator predominante para o envelhecimento do material isolante e do sistema de isolação certas classificações térmicas básicas são úteis e reconhecidas mundialmente wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 16 Materiais Sistemas Materiais e Sistemas UL 746B UL 1446 IEC 60085 IEC 60216 UL 1561 1562 IEC 60505 IEEE 117 As classes térmicas definidas para os materiais e sistemas isolantes são as seguintes IEC International Electrotechnical Commission organização internacional não governamental de normas da área elétrica eletrônica e de tecnologias relacionadas UL Underwriters Laboratories Entidade norte americana de certificação de produtos Especificase que em um equipamento eletromecânico a classe térmica representa a temperatura máxima que o equipamento pode alcançar no seu ponto mais quente ao estar operando em carga nominal sem diminuição da vida útil A classificação térmica de um material ou sistema é baseada na comparação com sistemas ou material de referência conhecidos No entanto nos casos em que não se conhece nenhum material de referência a classe térmica pode ser obtida extrapolando a curva de durabilidade térmica Gráfico de Arrhenius para um dado tempo IEC 216 especifica 20000 horas 164 Materiais Isolantes em Sistemas de Isolação A especificação de um produto numa determinada classe térmica não significa e não implica que cada material isolante usado na sua construção tenha a mesma capacidade térmica classe térmica O limite de temperatura para um sistema de isolação não pode ser diretamente relacionado à capacidade térmica dos materiais individuais utilizados nesse sistema Em um sistema a performance térmica de um material pode ser melhorada através de características protetivas de certos materiais usados com esse material Por exemplo um material de classe 155 ºC pode ter o seu desempenho melhorado quando o conjunto é impregnado com verniz de classe 180 ºC 165 Sistemas de Isolação WEG Para atender as várias exigências do mercado e aplicações específicas aliadas a um excelente desempenho técnico nove sistemas de isolação são utilizados nos diversos motores WEG O fio circular esmaltado é um dos componentes mais importantes do motor pois é a corrente elétrica circulando por ele que cria o campo magnético necessário para o funcionamento do motor Durante a fabricação do motor os fios são submetidos a esforços mecânicos de tração flexão e abrasão Em funcionamento os efeitos térmicos e elétricos agem também sobre o material isolante do fio Por essa razão ele deve ter uma boa isolação mecânica térmica e elétrica O esmalte utilizado atualmente nos fios garante essas propriedades sendo a propriedade mecânica assegurada pela camada externa do esmalte que resiste a forças de abrasão durante a inserção do mesmo nas ranhuras do estator A camada de esmalte interna garante alta rigidez dielétrica ao conjunto atribui classe 200 ºC ao fio UL File E234451 Esse fio é utilizado em todos os motores classe B F e H Nos motores para extração de fumaça Smoke Extraction Motor o fio é especial para altíssimas temperaturas Os filmes e laminados isolantes têm função de isolar térmica e eletricamente partes da bobina do motor A classe térmica é identificada na placa de identificação Esses são à base de aramida e poliéster e possuem filmes e laminados são usados nos seguintes pontos g entre a bobina e a ranhura filme de fundo de ranhura para isolar o pacote de chapas de aço terra da bobina de fios esmaltados g entre as fases para isolar eletricamente as fases uma da outra g fechamento da ranhura do estator para isolar eletricamente a bobina localizada na parte superior da ranhura do estator e para atuar mecanicamente de modo a manter os fios dentro da ranhura Figura 113a Fios e Filmes aplicados no estator Os materiais e sistemas isolantes são classificados conforme a resistência à temperatura por longo período de tempo As normas citadas a seguir referemse à classificação de materiais e sistemas isolantes Tabela 14 Normas de materiais e sistemas isolantes Tabela 15 Classes térmicas Classes de temperatura Temperatura ºC IEC 60085 UL 1446 90 Y 90 ºC 105 A 105 ºC 120 E 120 ºC 120 E 130 B 130 ºC 130 B 155 F 155 ºC 155 F 180 H 180 ºC 180 H 200 N 200 ºC 200 N 220 R 220 ºC 220 R 240 240 S acima de 240ºC Acima de 240 C 250 250 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 17 Os vernizes e resinas de impregnação têm como principais funções manter unidos entre si todos os fios esmaltados da bobina com todos os componentes do estator e o preenchimento dos espaços vazios dentro da ranhura A união dos fios impede que os mesmos vibrem e atritem entre si Esse atrito poderia provocar falhas no esmalte do fio levandoo a um curto circuito A eliminação dos espaços vazios ajuda na dissipação térmica do calor gerado pelo condutor e especialmente em aplicações de motores alimentados por inversores de frequência evitadiminui a formação de descargas parciais efeito corona no interior do motor Utilizase atualmente dois tipos de vernizes e dois tipos de resinas de impregnação todos à base de poliéster para atender às necessidades construtivas e de aplicação dos motores A resina de silicone é utilizada apenas para motores especiais projetados para altíssimas temperaturas Os vernizes e resinas melhoram as características térmica e elétrica dos materiais impregnados Quando impregnados os materiais possuem uma classe térmica maior do que quando estão sem impregnação Os vernizes são aplicados pelo processo de imersão e posterior cura em estufa Já as resinas isentas de solventes são aplicadas pelo processo de Fluxo Contínuo Figura 113b Impregnação por Imersão Os cabos de ligação são construídos com materiais isolantes elastoméricos e de mesma classe térmica do motor Esses materiais tem única e exclusivamente a função de isolar eletricamente o condutor do meio externo Eles tem alta resistência elétrica aliada à adequada flexibilidade para permitir o fácil manuseio durante o processo de fabricação instalação e manutenção do motor Para certas aplicações como bombas submersas o cabo também deve ser quimicamente resistente ao óleo da bomba Os tubos flexíveis têm a função de cobrir e isolar eletricamente as soldas das conexões entre os fios da bobina e o cabo de ligação e também entre fios Eles são flexíveis para permitir que se moldem aos pontos de solda e à amarração da cabeça da bobina Utilizamse três tipos de tubos g Tubo de poliéster termoencolhível Classe 130 ºC g Tubo com trama de poliéster recoberto com resina acrílica Classe 155 ºC g Tubo com trama de fibra de vidro recoberto com borracha de silicone Classe 180 ºC Figura 113c Fluxo contínuo de resina wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 18 2 Características da Rede de Alimentação 21 O Sistema No Brasil o sistema de alimentação pode ser monofásico ou trifásico O sistema monofásico é utilizado em serviços domésticos comerciais e rurais enquanto o sistema trifásico em aplicações industriais ambos com frequência de rede em 60 Hz 211 Trifásico As tensões trifásicas mais usadas nas redes industriais são g Baixa tensão 220 V 380 V e 440 V g Alta tensão 2300 V 4160 V e 6600 V O sistema trifásico estrela de baixa tensão consiste de três condutores de fase L1 L2 L3 e o condutor neutro N sendo este conectado ao ponto estrela do gerador ou ao enrolamento secundário dos transformadores conforme mostra Figura 21 212 Monofásico As tensões monofásicas padronizadas no Brasil são as de 127 V e 220 V Os motores monofásicos são ligados a duas fases tensão de linha UL ou à uma fase e o neutro tensão de fase Uf Assim a tensão nominal do motor monofásico deverá ser igual à tensão UL ou Uf do sistema Quando vários motores monofásicos são conectados ao sistema trifásico formado por três sistemas monofásicos devese tomar o cuidado para distribuílos de maneira uniforme evitandose assim desequilíbrio de carga entre as fases Monofásico com retorno por terra MRT O sistema monofásico com retorno por terra MRT é um sistema elétrico em que a terra funciona como condutor de retorno da corrente de carga Afigurase como solução para o emprego no sistema monofásico a partir de alimentadores que não têm o condutor neutro Dependendo da natureza do sistema elétrico existente e das características do solo onde será implantado geralmente na eletrificação rural temse a Sistema monofilar É a versão mais prática e econômica do MRT porém sua utilização só é possível onde a saída da subestação de origem é estrela aterrada b Sistema monofilar com transformador de isolamento Este sistema possui algumas desvantagens além do custo do transformador tais como g Limitação da potência do ramal à potência nominal do transformador de isolamento g Necessidade de reforçar o aterramento do transformador de isolamento pois na sua falta cessa o fornecimento de energia para todo o ramal c Sistema MRT na versão neutro parcial É empregado como solução para a utilização do MRT em regiões de solos de alta resistividade quando se torna difícil obter valores de resistência de terra dos transformadores dentro dos limites máximos estabelecidos no projeto 3 Características de Alimentação do Motor Elétrico 31 Tensão Nominal É a tensão para a qual o motor foi projetado 311 Tensão nominal múltipla A grande maioria dos motores é fornecida com diferentes tipos de ligação de modo a poderem funcionar em redes de pelo menos duas tensões diferentes Os principais tipos de ligação de motores para funcionamento em mais de uma tensão são a Ligação sérieparalela O enrolamento de cada fase é dividido em duas partes lembrar que o número de polos é sempre par de modo que este tipo de ligação é sempre possível g Ligando as duas metades em série cada metade ficará com a metade da tensão de fase nominal do motor g Ligando as duas metades em paralelo o motor poderá ser alimentado com uma tensão igual à metade da tensão da condição anterior sem que se altere a tensão aplicada a cada bobina Veja os exemplos das Figuras 31a e b Figura 21 Sistema trifásico Figura 22 Sistema monofilar Figura 23 Sistema monofilar com transformador de isolamento Figura 24 Sistema MRT na versão neutro parcial Power substation Subestação de energia Power substation Subestação de energia Power substation Subestação de energia wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 19 Figura 31b Ligação sérieparalelo Δ Figura 31a Ligação sérieparalelo Y Este tipo de ligação exige nove terminais no motor e a tensão nominal dupla mais comum é 220440 V ou seja o motor é religado na ligação paralela quando alimentado com 220 V e na ligação série quando alimentado em 440 V As Figuras 31a e 31b mostram a numeração normal dos terminais e os esquemas de ligação para estes tipos de motores tanto para motores ligados em estrela como em triângulo Os mesmos esquemas servem para outras duas tensões quaisquer desde que uma seja o dobro da outra por exemplo 230460 V b Ligação estrelatriângulo O enrolamento de cada fase tem as duas pontas trazidas para fora do motor Se ligarmos as três fases em triângulo cada fase receberá a tensão da linha por exemplo 220 V Figura 32 Se ligarmos as três fases em estrela o motor pode ser ligado a uma tensão igual a 220 x 3 380 V Com isso não há alteração na tensão do enrolamento que continua igual a 220 Volts por fase Uf U 3 Este tipo de ligação exige seis terminais no motor e serve para quaisquer tensões nominais duplas desde que a segunda seja igual à primeira multiplicada por 3 Exemplos 220380 V 380660 V 440760 V No exemplo 440760 V a tensão maior declarada serve para indicar que o motor pode ser acionado por chave estrela triângulo c Tripla tensão nominal Podemos combinar os dois casos anteriores o enrolamento de cada fase é dividido em duas metades para ligação sérieparalelo Além disso todos os terminais são acessíveis para podermos ligar as três fases em estrela ou triângulo Deste modo temos quatro combinações possíveis de tensão nominal 1 Ligação triângulo paralelo 2 Ligação estrela paralela sendo a tensão nominal igual a 3 vezes a primeira 3 Ligação triângulo série ou seja a tensão nominal igual ao dobro da primeira opção 4 Ligação estrela série tensão nominal igual a 3 vezes a terceira opção Mas como esta tensão seria maior que 690 V é indicada apenas como referência de ligação estrelatriângulo Exemplo 220380440760 V Obs 760 V Somente para partida Este tipo de ligação exige 12 terminais e a Figura 27 mostra a numeração normal dos terminais e o esquema de ligação para as três tensões nominais 32 Frequência Nominal Hz É a frequência da rede para a qual o motor foi projetado 321 Ligação em Frequências Diferentes Motores trifásicos com enrolamentos para 50 Hz poderão ser ligados também em rede de 60 Hz a Ligando o motor de 50 Hz com a mesma tensão em 60 Hz g a potência do motor será a mesma g a corrente nominal é a mesma g a corrente de partida diminui em 17 g CpCn diminui em 17 g CmCn diminui em 17 g a velocidade nominal aumenta em 20 Nota deverão ser observados os valores de potência requeridos para motores que acionam equipamentos que possuem conjugados variáveis com a rotação b Se alterar a tensão em proporção à frequência g aumenta a potência do motor 20 g a corrente nominal é a mesma g a corrente de partida será aproximadamente a mesma g o conjugado de partida será aproximadamente o mesmo g o conjugado máximo será aproximadamente o mesmo g a rotação nominal aumenta 20 Figura 32 Ligação estrelatriângulo Y Δ Figura 33 Esquema de ligação para as três tensões nominais wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 20 Voltage Zone A Frequency Zone B external to Zone A Standard Features 33 Tolerância de Variação de Tensão e Frequência Conforme as normas ABNT NBR 17094 2008 e IEC 600341 para os motores de indução as combinações das variações de tensão e de frequência são classificadas como Zona A ou Zona B Figura 34 Figura 34 Limites das variações de tensão e de frequência em funcionamento Figura 35 Circuito de comando partida direta Um motor deve ser capaz de desempenhar sua função principal continuamente na Zona A mas pode não atender completamente às suas características de desempenho à tensão e frequência nominais ver ponto de características nominais na Figura 34 apresentando alguns desvios As elevações de temperatura podem ser superiores àquelas à tensão e frequência nominais Um motor deve ser capaz de desempenhar sua função principal na Zona B mas pode apresentar desvios superiores àqueles da Zona A no que se refere às características de desempenho à tensão e frequência nominais As elevações de temperatura podem ser superiores às verificadas com tensão e frequência nominais e muito provavelmente superiores àquelas da Zona A O funcionamento prolongado na periferia da Zona B não é recomendado 34 Limitação da Corrente de Partida em Motores Trifásicos A partida de um motor trifásico de gaiola deverá ser direta por meio de contatores Devese ter em conta que para um determinado motor as curvas de conjugado e corrente são fixas independente da carga para uma tensão constante No caso em que a corrente de partida do motor é elevada podem ocorrer as seguintes consequências prejudiciais a Elevada queda de tensão no sistema de alimentação da rede Em função disto provoca a interferência em equipamentos instalados no sistema b O sistema de proteção cabos contatores deverá ser superdimensionado ocasionando um custo elevado c A imposição das concessionárias de energia elétrica que limitam a queda de tensão da rede Caso a partida direta não seja possível devido aos problemas citados acima podese usar sistema de partida indireta para reduzir a corrente de partida g chave estrelatriângulo g chave compensadora g chave sérieparalelo g partida eletrônica SoftStarter 341 Partida Direta Fonte ABNT NBR 17094 2008 Características padrão Zona A Frequência Zona B exterior a zona A Tensão Características padrão wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 21 Figura 36 Circuito de força partida direta Figura 37 Circuito de comando partida com chave estrelatriângulo F1 F2 F3 Fusíveis de força F21 F22 F23 Fusíveis de comando T1 Transformador de comando K1 Contatores FT1 Relé de sobrecarga SH1 Botão de comando KT1 Relé de tempo M1 Motor Acessórios opcionais Relé falta de fase Relé mínima e máxima tensão Amperímetro Voltímetro Ohmimetro 342 Partida com Chave EstrelaTriângulo Y Δ Figura 38 Circuito de força partida com chave estrelatriângulo Observação devese utilizar a conexão A proteção por 3 fusíveis para potências até 75 cv 220 V 125 cv 380 V e 175 cv 440 V Acima dessas potências deve ser utilizada a conexão B proteção por 6 fusíveis onde o conjunto de fusíveis F1 F2 F3 é igual ao conjunto F4 F5 F6 F1 F2 F3 Fusíveis de força F1 F2 F3 e F4 F5 F6 Fusíveis de força F21 F22 F23 Fusíveis de comando T1 Transformador de comando K1 K2 K3 Contatores FT1 Relé de sobrecarga SH1 Botão de comando KT1 Relé de tempo M1 Motor Acessórios opcionais Relé falta de fase Relé mínima e máxima tensão Amperímetro Voltímetro Ohmimetro É fundamental para a partida que o motor tenha a possibilidade de ligação em dupla tensão ou seja em 220380 V em 380660 V ou 440760 V Os motores deverão ter no mínimo seis bornes de ligação A partida estrelatriângulo poderá ser usada quando a curva de conjugado do motor é suficientemente elevada para poder garantir a aceleração da máquina com a corrente reduzida Na ligação estrela a corrente fica reduzida para 25 a 33 da corrente de partida na ligação triângulo wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 22 Figura 39 Corrente e conjugado para partida estrelatriângulo de um motor de gaiola acionando uma carga com conjugado resistente Cr IΔ corrente em triângulo I y corrente em estrela Cy conjugado em estrela CΔ conjugado em triângulo Cr conjugado resistente Na Figura 311 temos o motor com as mesmas características porém o conjugado resistente Cr é bem menor Na ligação Y o motor acelera a carga até 95 da rotação nominal Quando a chave é ligada em Δ a Figura 310 Na Figura 311 temos um alto conjugado resistente Cr Se a partida for em estrela o motor acelera a carga aproximadamente até 85 da rotação nominal Neste ponto a chave deverá ser ligada em triângulo Neste caso a corrente que era aproximadamente a nominal ou seja 100 salta repentinamente para 320 o que não é nenhuma vantagem uma vez que na partida era de somente 190 O conjugado resistente da carga não poderá ultrapassar o conjugado de partida do motor Figura 39 nem a corrente no instante da mudança para triângulo poderá ser de valor inaceitável Existem casos onde este sistema de partida não pode ser usado conforme demonstra a Figura 310 6 4 5 2 1 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 rpm IIn CCn I C Iy Cy Cr Figura 311 IΔ corrente em triângulo Iy corrente em estrela CΔ conjugado em triângulo Cy conjugado em estrela CCn relação entre o conjugado do motor e o conjugado nominal IIn relação entre a corrente do motor e a corrente nominal Cr conjugado resistente Figura 312 Esquematicamente a ligação estrelatriângulo num motor para uma rede de 220 V é feita da maneira indicada na figura 312 notandose que a tensão por fase durante a partida é reduzida para 127 V corrente que era de aproximadamente 50 sobe para 170 ou seja praticamente igual a da partida em Y Neste caso a ligação estrelatriângulo apresenta vantagem porque se fosse ligado direto absorveria da rede 600 da corrente nominal A chave estrelatriângulo em geral só pode ser empregada em partidas da máquina em vazio isto é sem carga Somente depois de ter atingido pelo menos 90 da rotação nominal a carga poderá ser aplicada O instante da comutação de estrela para triângulo deve ser criteriosamente determinado para que este método de partida possa efetivamente ser vantajoso nos casos em que a partida direta não é possível No caso de motores tripla tensão nominal 220380440760 V devese optar pela ligação 220380 V ou 440760 V dependendo da rede de alimentação wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 23 A chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga Ela reduz a corrente de partida evitando uma sobrecarga no circuito deixando porém o motor com um conjugado suficiente para a partida e aceleração A tensão na chave compensadora é reduzida através de autotransformador que possui normalmente taps de 50 65 e 80 da tensão nominal Para os motores que partirem com uma tensão menor que a tensão nominal a corrente e o conjugado de partida devem ser multiplicados pelos fatores K1 fator de multiplicação da corrente e K2 fator de multiplicação do conjugado obtidos no gráfico da figura 315 F1 F2 F3 Fusíveis de força F1 F2 F3 e F4 F5 F6 Fusíveis de força F21 F22 F23 Fusíveis de comando T1 Transformador de comando K1 K2 K3 e K4 Contatores 1FT1 e 2FT1 Relé de sobrecarga SH1 Botão de comando KT1 Relé de tempo M1 Motor Acessórios opcionais Relé falta de fase Relé mínima e máxima tensão Amperímetro Voltímetro Ohmimetro 343 Partida com C have Compensadora Autotransformador Figura 315 Fatores de redução K1 e K2 em função das relações de tensão do motor e da rede Um Un Figura 314 Circuito de força partida com chave compensadora Figura 313 Circuito de comando partida com chave compensadora Figura 316 Exemplo das características de desempenho de um motor de 425 cv VI polos quando parte com 85 da tensão Torque in percent of the rated torque Speed in percent of the synchronous speed Current ratio Exemplo Para 85 da tensão nominal Ip Ip Ip 85 K1 100 08 100 In In In Cp Cp Cp 85 K2 100 066 100 Cn Cn Cn Conjugado em porcentagem do conjugado nominal Rotação em porcentagem da rotação síncrona Relação de corrente 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 11 05 06 07 08 09 1 K1 K2 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 24 Figura 317 Circuito de comando partida chave sérieparalelo Figura 318 Circuito de força partida chave sérieparalelo 344 Comparação entre Chaves EstrelaTriângulo e Compensadoras Automáticas 1 Estrelatriângulo automática Vantagens a A chave estrelatriângulo é muito utilizada por seu custo reduzido b Não tem limite quanto ao seu número de manobras c Os componentes ocupam pouco espaço d A corrente de partida fica reduzida para aproximadamente 13 Desvantagens a A chave só pode ser aplicada a motores cujos os seis bornes ou terminais sejam acessíveis b A tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor c Com a corrente de partida reduzida para aproximadamente 13 da corrente nominal reduzse também o momento de partida para 13 d Caso o motor não atinja pelo menos 90 de sua velocidade nominal o pico de corrente na comutação de estrela para triângulo será semelhante a corrente existente em uma partida direta o que se torna prejudicial aos contatos dos contatores e não traz nenhuma vantagem para a rede elétrica 2 Chave compensadora automática Vantagens a No tap de 65 a corrente de linha é aproximadamente igual à da chave estrelatriângulo entretanto na passagem da tensão reduzida para a tensão da rede o motor não é desligado e o segundo pico é bem reduzido visto que o autotransformador por curto tempo se torna uma reatância b É possível a variação do tap de 65 para 80 ou até para 90 da tensão da rede a fim de que o motor possa partir satisfatoriamente Desvantagens a A grande desvantagem é a limitação de sua frequência de manobras Na chave compensadora automática é sempre necessário saber a sua frequência de manobra para determinar o autotransformador conveniente b A chave compensadora é bem mais cara do que a chave estrelatriângulo devido ao autotransformador c Devido ao tamanho do autotransformador a construção se torna volumosa necessitando quadros maiores o que torna o seu preço elevado F1 F2 F3 Fusíveis de força F21 F22 F23 Fusíveis de comando T2 Transformador de comando K1 K2 K3 Contatores FT1 Relé de sobrecarga T1 Autotransformador SH1 Botão de comando KT1 Relé de tempo M1 Motor Acessórios opcionais Relé falta de fase Relé mínima e máxima tensão Amperímetro Voltímetro Ohmimetro Para partida em sérieparalelo é necessário que o motor tenha duas tensões nominais sendo a menor delas igual a da rede a outra duas vezes maior Neste tipo de ligação a tensão nominal mais comum é 220440 V ou seja durante a partida o motor é ligado na configuração série até atingir sua rotação nominal e então fazse a comutação para a configuração paralelo 345 Partida com Chave SérieParalelo wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 25 Tensões do motor Tensão de serviço Partida com chave estrela triângulo Partida com chave compensadora Partida com chave série paralela Partida com Soft Starter 220380 V 220 V 380 V Sim Não Sim Sim Não Não Sim Sim 220440 V 220 V 440 V Não Não Sim Sim Sim Não Sim Sim 380660 V 380 V Sim Sim Não Sim 220380 440 V 220 V 380 V 440 V Sim Não Sim Sim Sim Sim Sim Sim Não Sim Sim Sim Tabela 31 Métodos de Partida x Motores 346 Partida Eletrônica SoftStarter O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave de partida a estado sólido a qual consiste de um conjunto de pares de tiristores SCR ou combinações de tiristores diodos um em cada borne de potência do motor O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletronicamente para aplicar uma tensão variável aos terminais do motor durante a aceleração No final do período de partida ajustável tipicamente entre 2 e 30 segundos a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa ascendente ao invés de ser submetido a incrementos ou saltos repentinos Com isso conseguese manter a corrente de partida na linha próxima da nominal e com suave variação Além da vantagem do controle da tensão corrente durante a partida a chave eletrônica apresenta também a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arco como nas chaves mecânicas Este é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas pois sua vida útil tornase mais longa Breakdown torque Cmax Locked rotor torque Cp Minimum torque Cmin Full load torque Cn Rated speed Nn Speed Torque Slip S Figura 41 Curva conjugado x rotação Co Conjugado básico é o conjugado calculado em função da potência e velocidade síncrona 716 P cv 974 P kW Co Kgfm ns rpm ns rpm 7024 P cv 9555 P kW Co Nm ns rpm ns rpm Cn Conjugado nominal ou de plena carga é o conjugado desenvolvido pelo motor à potência nominal sob tensão e frequência nominais Cp Conjugado com rotor bloqueado ou conjugado de partida ou conjugado de arranque é o conjugado mínimo desenvolvido pelo motor bloqueado para todas as posições angulares do rotor sob tensão e frequência nominais Este conjugado pode ser expresso em Nm ou mais comumente em porcentagem do conjugado nominal Cp Nm Cp 100 Cn Nm Na prática o conjugado de rotor bloqueado deve ser o mais alto possível para que o rotor possa vencer a inércia inicial da carga e possa acelerála rapidamente principalmente quando a partida é com tensão reduzida 411 Curva Conjugado X Velocidade Definição O motor de indução tem conjugado igual a zero na velocidade síncrona À medida que a carga aumenta a rotação do motor vai caindo gradativamente até um ponto em que o conjugado atinge o valor máximo que o motor é capaz de desenvolver em rotação normal Se o conjugado da carga aumentar mais a rotação do motor cai bruscamente podendo chegar a travar o rotor 35 Sentido de Rotação de Motores de Indução Trifásicos Um motor de indução trifásico trabalha em qualquer sentido dependendo da conexão com a fonte elétrica Para inverter o sentido de rotação invertese qualquer par de conexões entre motor e fonte elétrica Os motores WEG possuem ventilador bidirecional exceto se informada em folha de dados ou placas adicionais o sentido de giro proporcionando sua operação em qualquer sentido de rotação sem prejudicar a refrigeração do motor Motores sem ventilador mas ventilados pela própria carga ventilador como carga devem atender a ventilação necessária ao motor independente do sentido de rotação Em caso de dúvidas consulte a WEG 4 Características de Aceleração 41 Conjugados Representando num gráfico a variação do conjugado com a velocidade para um motor normal vamos obter uma curva com aspecto representado na Figura 41 Na Figura 41 destacamos e definimos alguns pontos importantes Os valores dos conjugados relativos a estes pontos são especificados pelas normas ABNT NBR 17094 e IEC 600341 conforme apresentados a seguir Conjugado Conjugado de rotor bloqueado Cp Conjugado máximo C max Escorregamento s Conjugado mínimo Conjugado nominal Cn Rotação nominal Nn Rotação wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 26 Cmin Conjugado mínimo é o menor conjugado desenvolvido pelo motor ao acelerar desde a velocidade zero até a velocidade correspondente ao conjugado máximo Na prática este valor não deve ser muito baixo isto é a curva não deve apresentar uma depressão acentuada na aceleração para que a partida não seja muito demorada sobreaquecendo o motor especialmente nos casos de alta inércia ou partida com tensão reduzida Cmáx Conjugado máximo é o maior conjugado desenvolvido pelo motor sob tensão e frequência nominal sem queda brusca de velocidade Na prática o conjugado máximo deve ser o mais alto possível por duas razões principais 1 O motor deve ser capaz de vencer sem grandes dificuldades eventuais picos de carga como pode acontecer em certas aplicações como em britadores calandras misturadores e outras 2 O motor não deve arriar isto é perder bruscamente a velocidade quando ocorrem quedas de tensão momentaneamente excessivas 412 Categorias Valores Mínimos Normalizados de Conjugado Conforme as suas características de conjugado em relação à velocidade e corrente de partida os motores de indução trifásicos com rotor de gaiola são classificados em categorias cada uma adequada a um tipo de carga Estas categorias são definidas em norma ABNT NBR 17094 e IEC 600341 e são as seguintes Categoria N Conjugado de partida normal corrente de partida normal baixo escorregamento Constituem a maioria dos motores encontrados no mercado e prestamse ao acionamento de cargas normais como bombas máquinas operatrizes ventiladores Categoria H Conjugado de partida alto corrente de partida normal baixo escorregamento Usados para cargas que exigem maior conjugado na partida como peneiras transportadores carregadores cargas de alta inércia britadores etc Categoria D Conjugado de partida alto corrente de partida normal alto escorregamento de 5 Usados em prensas excêntricas e máquinas semelhantes onde a carga apresenta picos periódicos Usados também em elevadores e cargas que necessitam de conjugados de partida muito altos e corrente de partida limitada As curvas conjugado X velocidade das diferentes categorias podem ser vistas na Figura 42 Desing D Desing H Desing N Torque as porcentage of full load torque Speed Figura 42 Curvas Conjugado X Velocidade das diferentes categorias Categoria NY Esta categoria inclui os motores semelhantes aos de categoria N porém previstos para partida estrelatriângulo Para estes motores na ligação estrela os valores mínimos do conjugado com rotor bloqueado e do conjugado mínimo de partida são iguais a 25 dos valores indicados para os motores categoria N Categoria HY Esta categoria inclui os motores semelhantes aos de categoria H porém previstos para partida estrelatriângulo Para estes motores na ligação estrela os valores mínimos do conjugado com rotor bloqueado e do conjugado mínimo de partida são iguais a 25 dos valores indicados para os motores de categoria H Os valores mínimos de conjugado exigidos para motores das categorias N e H especificados nas normas ABNT NBR 17094 e IEC 600341 são mostrados nas Tabelas 41 e 42 Para motores da categoria D de IV VI e VIII polos e potência nominal igual ou inferior a 150 cv temse segundo ABNT NBR 17094 e IEC 600341 que a razão do conjugado com rotor bloqueado Cp para conjugado nominal Cn não deve ser inferior a 275 A norma não especifica os valores de Cmín e Cmáx A NBR 17094 não especifica os valores mínimos de conjugados exigidos para motores II polos categorias H e D Torque como percentual do torque de carga Velocidade Categoria D Categoria H Categoria N wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 27 Tabela 41 Motores Trifásicos Conjugado com rotor bloqueado Cp conjugado mínimo de partida Cmín e máximo Cmáx para motores de categoria N relativos ao conjugado nominal Cn Tabela 42 Motores Trifásicos Conjugado com rotor bloqueado Cp conjugado mínimo de partida Cmín e máximo Cmáx para motores de categoria H relativos ao conjugado nominal Cn Notas a os valores de Cp Cn são iguais a 1 5 vezes os valores correspondentes da categoria N não sendo porém inferiores a 20 b os valores de Cmín Cn são iguais a 15 vezes os valores correspondentes da categoria N não sendo porém inferiores a 14 c os valores de Cmáx Cn são iguais aos valores correspondentes da categoria N não sendo porém inferiores a 19 ou ao valor correspondente de Cmín Cn Número de polos 4 6 8 Faixa de potências nominais Cp Cn C mínCn C máxCn Cp Cn C mínCn C máxCn Cp Cn C mínCn C máxCn kW cv pu 04 063 054 086 30 21 21 255 18 19 225 165 19 063 10 086 14 285 195 20 255 18 19 225 165 19 10 16 14 22 285 195 20 24 165 19 21 15 19 16 25 22 34 27 18 20 24 165 19 21 15 19 25 40 34 54 255 18 20 225 165 19 20 15 19 40 63 54 86 24 165 20 225 165 19 20 15 19 63 10 86 14 24 165 20 225 165 19 20 15 19 10 16 14 22 225 165 20 21 15 19 20 14 19 16 25 22 34 21 15 19 21 15 19 20 14 19 25 40 34 54 20 15 19 20 15 19 20 14 19 40 63 54 86 20 14 19 20 14 19 20 14 19 63 100 86 140 20 14 19 20 14 19 20 14 19 100 160 140 220 20 14 19 20 14 19 20 14 19 Número de polos 2 4 6 8 Faixa de potências nominais Cp Cn Cmín C n Cmáx Cn Cp Cn CmínCn Cmáx Cn Cp Cn Cmín Cn Cmáx Cn Cp Cn Cmín Cn Cmáx Cn kW cv pu 036 063 05 086 19 13 20 20 14 20 17 12 17 15 11 16 063 10 086 14 18 12 20 19 13 20 17 12 18 15 11 17 10 16 14 22 18 12 20 19 13 20 16 11 19 14 10 18 16 25 22 34 17 11 20 18 12 20 16 11 19 14 10 18 25 40 34 54 16 11 20 17 12 20 15 11 19 13 10 18 40 63 54 86 15 10 20 16 11 20 15 11 19 13 10 18 63 10 86 14 15 10 20 16 11 20 15 11 18 13 10 17 10 16 14 22 14 10 20 15 11 20 14 10 18 12 09 17 16 25 22 34 13 09 19 14 10 19 14 10 18 12 09 17 25 40 34 54 12 09 19 13 10 19 13 10 18 12 09 17 40 63 54 86 11 08 18 12 09 18 12 09 17 11 08 17 63 100 86 136 10 07 18 11 08 18 11 08 17 10 07 16 100 160 136 217 09 07 17 10 08 17 10 08 17 09 07 16 160 250 217 340 08 06 17 09 07 17 09 07 16 09 07 16 250 400 340 543 075 06 16 075 06 16 075 06 16 075 06 16 400 630 543 856 065 05 16 065 05 16 065 05 16 065 05 16 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 28 413 Características dos Motores WEG Embora os motores WEG sejam na sua maioria declarados como pertencendo à categoria N a exemplo da maioria dos motores encontrados no mercado os valores reais típicos dos conjugados excedem os exigidos em norma Na maioria dos casos excedem até mesmo os mínimos exigidos para a categoria H Isto significa uma curva conjugado x velocidade bastante alta trazendo as seguintes vantagens 1 Rápida aceleração em caso de partida pesada como bombas de pistão esteiras carregadas cargas de alta inércia compressores com válvulas abertas etc 2 Atendimentos de casos especiais como os mencionados acima com motores padrão de estoque com vantagens de preço prazo e entrega 3 Permitem o uso de sistemas de partida com tensão reduzida como chaves estrelatriângulo em casos normais sem prejuízo da perfeita aceleração da carga 4 Devido ao elevado valor do conjugado máximo enfrentam sem perda brusca de rotação os picos momentâneos de carga e as quedas de tensão passageiras Isto é fundamental para o acionamento de máquinas sujeitas a grandes picos de carga como britadores calandras etc 42 Inércia da Carga O momento de inércia da carga acionada é uma das características fundamentais para verificar através do tempo de aceleração se o motor consegue acionar a carga dentro das condições exigidas pelo ambiente ou pela estabilidade térmica do material isolante Momento de inércia é uma medida da resistência que um corpo oferece a uma mudança em seu movimento de rotação em torno de um dado eixo Depende do eixo em torno do qual ele está girando e também da forma do corpo e da maneira como sua massa está distribuída A unidade do momento de inércia é kgm2 O momento de inércia total do sistema é a soma dos momentos de inércia da carga e do motor Jt Jm Jc No caso de uma máquina que tem rotação diferente do motor por exemplo nos casos de acionamento por polias ou engrenagens deverá ser referida à rotação nominal do motor conforme abaixo Nc Jce Jc 2 kgm2 Nm CARGA Figura 43 Momento de inércia em rotações diferentes Figura 44 Momento de inércia em velocidades diferentes Nc N1 N2 N3 Jce Jc 2 J1 2 J2 2 J3 2 Nm Nm Nm Nm onde Jce Momento de inércia da carga referido ao eixo do motor Jc Momento de inércia da carga Nc Rotação da carga Nm Rotação nominal do motor Jt Jm Jce A inércia total de uma carga é um importante fator para a determinação do tempo de aceleração 43 Tempo de Aceleração Para verificar se o motor consegue acionar a carga ou para dimensionar uma instalação equipamento de partida ou sistema de proteção é necessário saber o tempo de aceleração desde o instante em que o equipamento é acionado até ser atingida a rotação nominal O tempo de aceleração pode ser determinado de maneira aproximada pelo conjugado médio de aceleração 2 π rps Jt 2 π rps Jm Jce ta Ca Cmmed Crmed ta tempo de aceleração em segundos Jt momento de inércia total em kgm2 rps rotação nominal em rotações por segundo Cmmed conjugado médio de aceleração do motor em Nm Crmed conjugado médio resistente de carga referido a eixo em Nm Jm momento de inércia do motor Jce momento de inércia da carga referido ao eixo Ca conjugado médio de aceleração O conjugado médio de aceleração é obtido a partir da diferença entre o conjugado do motor e o conjugado da carga Seu valor deveria ser calculado para cada intervalo de rotação a somatória dos intervalos forneceria o tempo total de aceleração Porém na prática é suficiente que se calcule graficamente o conjugado médio isto é a diferença entre a média do conjugado do motor e a média do conjugado da carga Essa média pode ser obtida graficamente bastando que se observe que a soma das áreas A 1 e A2 seja igual a área A 3 e que a área B1 seja igual a área B2 ver Figura 45 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 29 Conjugado Cm Cr Nn 0 Cn A1 A3 A2 B2 B1 Ca M1 Rotação Figura 45 Determinação gráfica do conjugado médio de aceleração Cn Conjugado nominal Cm Conjugado do motor Cr Conjugado da carga Ca Conjugado médio de aceleração Nn Rotação nominal 44 Regime de Partida Devido ao valor elevado da corrente de partida dos motores de indução o tempo gasto na aceleração de cargas de inércia elevada resulta na elevação rápida da temperatura do motor Se o intervalo entre partidas sucessivas for muito reduzido isto levará a um aumento de temperatura excessivo no enrolamento danificandoo ou reduzindo a sua vida útil As normas ABNT NBR 17094 e IEC 600341 estabelecem um regime de partida mínimo S1 que os motores devem ser capazes de realizar a Duas partidas sucessivas sendo a primeira feita com o motor frio isto é com seus enrolamentos à temperatura ambiente e a segunda logo a seguir porém após o motor ter desacelerado até o repouso b Uma partida com o motor quente ou seja com os enrolamentos à temperatura de regime A primeira condição simula o caso em que a primeira partida do motor é malograda por exemplo pelo desligamento da proteção permitindose uma segunda tentativa logo a seguir A segunda condição simula o caso de um desligamento acidental do motor em funcionamento normal por exemplo por falta de energia na rede permitindose retomar o funcionamento logo após o restabelecimento da energia Como o aquecimento durante a partida depende da inércia das partes girantes da carga acionada a norma estabelece os valores máximos de inércia da carga para os quais o motor deve ser capaz de cumprir as condições acima Os valores fixados para motores de II IV VI e VIII polos estão indicados na Tabela 43 Potência nominal Número de polos II IV VI VIII kW cv kgm2 04 054 0018 0099 0273 0561 063 086 0026 0149 0411 0845 10 14 0040 0226 0624 128 16 22 0061 0345 0952 195 25 34 0091 0516 142 292 40 54 0139 0788 217 446 63 86 0210 119 327 671 10 14 0318 180 495 102 18 22 0485 274 756 155 25 34 0725 410 113 232 40 54 111 626 172 354 63 86 167 942 260 533 100 140 252 143 393 808 160 220 385 218 601 123 250 340 576 326 897 184 400 540 879 497 137 281 630 860 132 748 206 423 Tabela 43 Momento de inércia J a Os valores são dados em função de massaraio ao quadrado Eles foram calculados a partir da fórmula J 004 P 09 p 25 onde P potência nominal em kW p número de pares de polos b Para valores intermediários de potência nominal o momento de inércia externo deve ser calculado pela fórmula acima Para cargas com inércia maior que o valor de referência da Tabela 43 principalmente nas potências maiores ou para determinação do número de partidas permitidas por hora deverá ser consultada a nossa engenharia de aplicação indicando os seguintes dados da aplicação g Potência requerida pela carga Se o regime for intermitente ver o último item Regime de funcionamento g Rotação da máquina acionada g Transmissão direta correia plana correias V corrente etc g Relação de transmissão com croquis das dimensões e distâncias das polias se for transmissão por correia g Cargas radiais anormais aplicadas à ponta do eixo tração da correia em transmissões especiais peças pesadas presas ao eixo etc g Cargas axiais aplicadas à ponta do eixo transmissões por engrenagem helicoidal empuxos hidráulicos de bombas peças rotativas pesadas em montagem vertical etc g Forma construtivas se não for B3D indicar o código da forma construtiva utilizada g Conjugados de partida e máximos necessários g Descrição do equipamento acionado e condições de utilização g Momento de inércia ou GD2 das partes móveis do equipamento e a rotação a que está referida g Regime de funcionamento não se tratando de regime contínuo descrever detalhadamente o período típico do regime não esquecendo de especificar a Potência requerida e duração de cada período com carga b Duração dos períodos sem carga motor em vazio ou motor desligado c Reversões do sentido de rotação d Frenagem em contracorrente Os motores devem ter seu número de partidas por hora conforme o regime de serviço indicado na placa de identificação eou conforme regime acordado em projeto O excesso de partidas pode causar sobreaquecimento e consequente queima do motor elétrico Em caso de dúvidas consulte a WEG 45 Corrente de Rotor Bloqueado 451 Valores Máximos Normalizados Os limites máximos da corrente com rotor bloqueado em função da potência nominal do motor são válidos para qualquer número de polos estão indicados na Tabela 44 expressos em termos da potência aparente absorvida com rotor bloqueado em relação à potência nominal kVAcv ou kVAkW wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 30 3 Ip U kVAcv P cv 1000 3 Ip U kVAkW P kW 1000 sendo Ip Corrente de rotor bloqueado ou corrente de partida U Tensão nominal V P Potência nominal cv ou kW Faixa de potências Sp Pn kW cv kVAkW kVAcv 037 63 05 86 13 96 63 25 86 34 12 88 25 63 34 86 11 81 63 630 86 856 10 74 Tabela 44 Valores máximos de potência aparente com rotor bloqueado Sp Pn expressos pela razão para a potência de saída nominal Pn 5 Regulagem da Velocidade de Motores Assíncronos de Indução A relação entre velocidade frequência número de polos e escorregamento é expressa por 2 n f 60 1 s 2p onde n rpm f frequência Hz 2p número de polos s escorregamento Analisando a fórmula podemos ver que para regular a velocidade de um motor assíncrono podemos atuar nos seguintes parâmetros a 2p número de polos b s escorregamento c f frequência da tensão Hz 51 Variação do Número de Polos Existem três modos de variar o número de polos de um motor assíncrono são eles g enrolamentos separados no estator g um enrolamento com comutação de polos g combinação dos dois anteriores Em todos esses casos a regulagem de velocidade será discreta sem perdas porém a carcaça será maior do que a de um motor de velocidade única Figura 51 Resumo das ligações Dahlander g Conjugado constante O conjugado nas duas rotações é constante e a relação de potência é da ordem de 0631 Neste caso o motor tem uma ligação de ΔYY Exemplo Motor 0631 cv IVII polos ΔYY Este caso se presta às aplicações cuja curva de torque da carga permanece constante com a rotação g Potência constante Neste caso a relação de conjugado é 21 e a potência permanece constante O motor possui uma ligação YYΔ Exemplo 1010 cv IVII polos YYΔ Potência aparente com rotor bloqueado kVAcv Potência nominal Nota para obter a relação Ip In devese multiplicar o valor de kVAkW pelo produto do rendimento e fator de potência a plena carga Ip Corrente com rotor bloqueado In Corrente nominal 511 Motores de Duas Velocidades com Enrolamentos Independentes Esta versão apresenta a vantagem de se combinar enrolamentos com qualquer número de polos porém limitada pelo dimensionamento eletromagnético do núcleo estatorrotor e carcaça geralmente bem maior que o motor de velocidade única 512 Dahlander Motores de duas velocidades com enrolamento por comutação de polos é o sistema mais comum também denominado Dahlander Esta ligação implica numa relação de polos de 12 com consequente relação de rotação de 21 Podem ser ligadas da seguinte forma Figura 51 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 31 Normal Conjugado Figura 52 Curva de conjugado com variação da resistência rotórica 522 Variação da Tensão do Estator É um sistema pouco utilizado uma vez que também gera perdas rotóricas e a faixa de variação de velocidade é pequena 53 Inversores de Frequência Maiores informações sobre o uso de inversores de frequência para controle de velocidade ver capítulo Aplicação de motores de indução alimentados por inversores de frequência 6 Motofreio Trifásico O motofreio consiste de um motor de indução acoplado a um freio monodisco formando uma unidade integral compacta e robusta O motor de indução é totalmente fechado com ventilação externa com as mesmas características de robustez e desempenho da linha de motores O freio é construído com poucas partes móveis que assegura longa duração com o mínimo de manutenção A dupla face das pastilhas forma uma grande superfície de atrito que proporciona pequena pressão sobre as mesmas baixo aquecimento e mínimo desgaste Além disso o freio é resfriado pela própria ventilação do motor A bobina de acionamento do eletroímã protegida com resina epóxi funciona continuamente com tensões de 10 acima ou abaixo da nominal A bobina de acionamento do eletroímã é alimentada por corrente contínua fornecida por uma ponte retificadora composta de diodos de silício e varistores que suprimem picos indesejáveis de tensão e permitem um rápido desligamento da corrente A alimentação em corrente contínua proporciona maior rapidez e uniformidade de operação do freio O motofreio é geralmente aplicado em g Máquinasferramenta g Teares g Máquinas de embalagem g Transportadores g Máquinas de lavar e engarrafar g Máquinas de bobinar g Dobradeiras g Guindastes g Pontesrolantes g Elevadores g Ajustes de rolos de laminadores g Máquinas gráficas Enfim em equipamentos onde são exigidos paradas rápidas por questões de segurança posicionamento e redução de tempo de operação g Conjugado variável Neste caso a relação de potência será de aproximadamente 14 É muito aplicado às cargas como bombas ventiladores Sua ligação é YYY Exemplo 14 cv IVII polos YYY 513 Motores com Mais de Duas Velocidades É possível combinar um enrolamento Dahlander com um enrolamento simples ou mais Entretanto não é comum e somente utilizado em aplicações especiais 52 Variação do Escorregamento Neste caso a velocidade do campo girante é mantida constante e a velocidade do rotor é alterada de acordo com as condições exigidas pela carga que podem ser a variação da resistência rotórica b variação da tensão do estator c variação de ambas simultaneamente Estas variações são obtidas através do aumento das perdas rotóricas o que limita a utilização desse sistema 521 Variação da Resistência Rotórica Utilizado em motores de anéis Baseiase na seguinte equação pj2 3 R2 I2 2 s ωo T ωo T onde pj2 Perdas rotóricas W ωo Rotação síncrona em rds T Torque ou conjugado do rotor R2 Resistência rotórica Ohms I2 Corrente rotórica A s Escorregamento A inserção de uma resistência externa no rotor faz com que o motor aumente o escorregamento s provocando a variação de velocidade Na figura a seguir vemos o efeito do aumento do R2 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 32 61 Funcionamento do Freio Quando o motor é desligado da rede o controle também interrompe a corrente da bobina e o eletroímã para de atuar As molas de pressão empurram a armadura na direção da tampa traseira do motor As pastilhas que estão alojadas no disco de frenagem são comprimidas entre as duas superfícies de atrito a armadura e a tampa freando o motor até que ele pare Quando o motor é ligado na rede a bobina é alimentada e a armadura é atraída contra a carcaça do eletroímã vencendo a resistência das molas As pastilhas ao ficarem livres deslocamse axialmente em seus alojamentos ficando afastadas das superfícies de atrito Assim termina a ação de frenagem deixando o motor partir livremente Opcionalmente pode ser fornecido disco de frenagem de lonas 62 Esquemas de Ligação O motofreio WEG admite três sistemas de ligações proporcionando frenagens lenta média e rápida a Frenagem lenta A alimentação da ponte retificadora da bobina do freio é feita diretamente dos terminais do motor sem interrupção conforme a Figura 61 onde D Ponte Retificadora L Bobina do eletroímã K Contator Figura 61 Esquema de ligação para frenagem lenta b Frenagem média Neste caso intercalase um contato para interrupção da corrente de alimentação da ponte retificadora no circuito de CA corrente alternada É essencial que este seja um contato auxiliar NA normalmente aberto do próprio contator ou chave magnética do motor para garantir que se ligue ou desligue o freio simultaneamente com o motor onde D Ponte Retificadora L Bobina do eletroímã K Contator S1 Contato auxiliar NA Figura 62 Esquema de ligação para frenagem média c Frenagem rápida Intercalase o contato para interrupção diretamente num dos fios de alimentação da bobina no circuito CC corrente contínua É necessário que este seja um contato auxiliar NA do próprio contator ou chave magnética do motor onde D Ponte Retificadora L Bobina do eletroímã K Contator S1 Contato auxiliar NA Figura 63 Esquema de ligação para frenagem rápida wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 33 63 Alimentação da Bobina do Freio A alimentação da ponte retificadora por corrente alternada pode ser obtida de fonte independente ou dos terminais do motor Esta alimentação poderá ser em 110220 V 440 V ou 575 V de acordo com as características do conjunto ponte retificadorabobina de freio A bobina do freio também poderá ser fornecida em 24 Vcc mas neste caso a alimentação deverá ser através de uma fonte independente corrente contínua dispensando o uso de ponte retificadora PR Pelos terminais do motor a Motor 220380 V ligar os terminais 1 e 2 da PR 220 Vca entre os terminais 1 e 4 do motor b Motor 380660 V ligar os terminais 1 e 2 da PR 220 Vca entre o terminal 2 e o neutro c Motor 220380440760 V ligar os terminais 1 e 2 da PR 220 Vca entre os terminais 1 e 4 do motor d Motor com 3 cabos tensão única ligar os terminais 1 e 2 da PR entre os terminais 1 e 2 do motor caso a tensão da ponte for igual a do motor e Motor dupla polaridade 220 V PR 220 Vca 1 Alta rotação ligar entre os terminais 4 e 6 do motor 2 Baixa rotação ligar entre os terminais 1 e 2 do motor Motor 440 V ligar os terminais da ponte retificadora 440 Vca nos terminais do motor Alimentação independente CA Para motores de outras tensões ligar os terminais da ponte retificadora à fonte independente de 220 V porém com interrupção simultânea com a alimentação do motor Com alimentação independente é possível fazer eletricamente destravamento do freio conforme Figura 64 onde D Ponte Retificadora L Bobina do eletroímã K Contator S1 Contato auxiliar NA S2 Chave de destravamento elétrico Figura 64 Esquema de ligação para alimentação independente Carcaça Entreferro inicial mm Entreferro máximo mm 71 02 03 06 80 02 03 06 90S 60L 02 03 06 100L 02 03 06 112M 02 03 06 132S 132M 03 04 08 160M 160L 03 04 08 64 Conjugado de Frenagem Podese obter uma parada mais suave do motor diminuindo o valor do conjugado de frenagem pela retirada de parte das molas de pressão do freio Importante As molas devem ser retiradas de maneira que as restantes permaneçam simetricamente dispostas evitando que continue existindo fricção mesmo após acionado o motor e ocasione o desgaste desuniforme das pastilhas 65 Ajuste do Entreferro Os motofreios são fornecidos com o entreferro inicial ou seja a distância entre a armadura e a carcaça com o freio aplicado préajustado pela fábrica em seu valor mínimo indicado na Tabela 61 Por serem de construção simples os motofreios praticamente dispensam manutenção a não ser a ajustagem periódica do entreferro Recomendase proceder uma limpeza interna quando houver penetração de água poeiras etc ou por ocasião da manutenção periódica do motor Com o desgaste natural das pastilhas o entreferro aumenta gradativamente não afetando o bom funcionamento do freio até que ele atinja o valor máximo indicado na Tabela 61 Para reajustar o entreferro a seus valores iniciais procedese como segue a Retirar os parafusos de fixação e remover a Tampa defletora b Remover o anel de proteção c Medir o entreferro em três pontos próximos aos parafusos de regulagem a qual é feita com um jogo de lâminas padrão espião d Se a medida encontrada for maior ou igual ao valor máximo indicado ou se as três leituras forem diferentes entre si prosseguir a regulagem da seguinte maneira 1 Soltar as contraporcas e os parafusos de regulagem 2 Ajustar o entreferro ao seu valor inicial indicado na Tabela 61 apertando por igual os três parafusos de regulagem O valor do entreferro deve ser uniforme nos três pontos de medição e ser de tal forma que a lâmina padrão correspondente ao limite inferior penetre livremente em toda a volta e a lâmina correspondente ao limite superior não possa ser introduzida em nenhum ponto 3 Apertar os parafusos de travamento até que sua ponta fique apoiada na tampa do motor Não apertar em demasia Tabela 61 Distâncias recomendadas de entreferro wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 34 4 Apertar firmemente as contraporcas 5 Fazer verificação final do entreferro procedendo as medições conforme o item 2 6 Recolocar a cinta de proteção 7 Recolocar a tampa defletora fixando com os parafusos Intervalos para inspeção e ajuste do entreferro O intervalo de tempo entre as reajustagens periódicas do entreferro ou seja o número de operações de frenagem até que o desgaste das pastilhas leve o entreferro ao seu valor máximo depende da carga das condições de serviço das impurezas do ambiente de trabalho etc O intervalo ideal poderá ser determinado pela manutenção observandose o comportamento do motofreio nos primeiros meses de funcionamento nas condições reais de trabalho O desgaste das pastilhas depende do momento de inércia da carga acionada A WEG dispõe de outras opções de freio para aplicações mais rigorosas ex pontes rolantes tracionadores redutores etc Em caso de dúvidas consulte a WEG 7 Características em Regime 711 Aquecimento do Enrolamento Perdas A potência útil fornecida pelo motor na ponta do eixo é menor que a potência que o motor absorve da linha de alimentação isto é o rendimento do motor é sempre inferior a 100 A diferença entre as duas potências representa as perdas que são transformadas em calor o qual aquece o enrolamento e deve ser dissipado para fora do motor para evitar que a elevação de temperatura seja excessiva O mesmo acontece em todos os tipos de motores No motor de automóvel por exemplo o calor gerado pelas perdas internas tem que ser retirado do bloco pelo sistema de circulação de água com radiador ou pela ventoinha em motores resfriados a ar Dissipação do calor O calor gerado pelas perdas no interior de um motor fechado é dissipado para o ar ambiente através da superfície externa da carcaça Em motores fechados essa dissipação é normalmente auxiliada pelo ventilador montado no próprio eixo do motor Uma boa dissipação depende g da eficiência do sistema de ventilação g da área total de dissipação da carcaça g da diferença de temperatura entre a superfície externa da carcaça e do ar ambiente text ta a O sistema de ventilação bem projetado além de ter um ventilador eficiente capaz de movimentar grande volume de ar deve dirigir esse ar de modo a cobrir toda a superfície da carcaça onde se dá a troca de calor De nada adianta um grande volume de ar se ele se espalha sem retirar o calor do motor b A área total de dissipação deve ser a maior possível Entretanto um motor com uma carcaça muito grande para obter maior área seria muito caro e pesado além de ocupar muito espaço Por isso a área de dissipação disponível é limitada pela necessidade de fabricar motores pequenos e leves Isso é compensado em parte aumentandose a área disponível por meio de aletas de resfriamento fundidas com a carcaça Figura 71 Elevação de temperatura do motor A Ponto mais quente do enrolamento no interior da ranhura onde é gerado o calor proveniente das perdas nos condutores AB Queda de temperatura na transferência de calor do ponto mais quente até os fios externos Como o ar é um péssimo condutor de calor é importante que não hajam vazios no interior da ranhura isto é as bobinas devem ser compactas e a impregnação com verniz deve preencher o máximo possível os vazios B Queda através do isolamento da ranhura e no contato deste com os condutores de um lado e com as chapas do núcleo do outro O emprego de materiais modernos melhora a transmissão de calor através do isolante a impregnação perfeita melhora o contato do lado interno eliminando espaços vazios o bom alinhamento das chapas estampadas melhora o contato do lado externo eliminando camadas de ar que prejudicam a transferência de calor BC Queda de temperatura por transmissão através do material das chapas do núcleo Como vimos interessa reduzir a queda interna melhorar a transferência de calor para poder ter uma queda externa maior possível pois esta é que realmente ajuda a dissipar o calor A queda interna de temperatura depende de diversos fatores como indica a Figura 71 onde as temperaturas de certos pontos importantes do motor estão representadas e explicadas a seguir c Um sistema de resfriamento eficiente é aquele que consegue dissipar a maior quantidade de calor disponível através da menor área de dissipação Para isso é necessário que a queda interna de temperatura mostrada na Figura 71 seja minimizada Isto quer dizer que deve haver uma boa transferência de calor do interior do motor até a superfície externa de temperatura O que realmente queremos limitar é a elevação da temperatura no enrolamento sobre a temperatura do ar ambiente Esta diferença total Δt é comumente chamada elevação de temperatura do motor e como é indicado na Figura 71 vale a soma da queda interna com a queda externa wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 35 Figura 72 Locais para verificação de temperatura no motor elétrico C Queda no contato entre o núcleo e a carcaça A condução de calor será tanto melhor quanto mais perfeito for o contato entre as partes dependendo do bom alinhamento das chapas e precisão da usinagem da carcaça Superfícies irregulares deixam espaços vazios entre elas resultando mau contato e portanto má condução do calor CD Queda de temperatura por transmissão através da espessura da carcaça Graças a um projeto moderno uso de materiais avançados processos de fabricação aprimorados sob um permanente Controle de Qualidade os motores WEG apresentam uma excelente transferência de calor do interior para a superfície eliminando pontos quentes no enrolamento Temperatura externa do motor Segue abaixo os locais onde recomendamos verificar a temperatura externa de um motor elétrico utilizando um medidor de temperatura calibrado conforme a Figura 72 Importante Medir também a temperatura ambiente distância máxima do motor 1 m Tampa dianteira junto ao rolamento Centro da carcaça 712 Vida Útil do Motor Conforme comentado no item materiais e sistemas de isolação a sua vida útil depende quase exclusivamente da vida útil do sistema de isolamento dos enrolamentos Este é afetado por muitos fatores como umidade vibrações ambientes corrosivos e outros Dentre todos os fatores o mais importante é sem dúvida a temperatura de trabalho dos materiais isolantes empregados Um aumento de 8 a 10 graus acima do limite da classe térmica na temperatura do sistema de isolamento pode reduzir a vida útil do enrolamento pela metade Quando falamos em diminuição da vida útil do motor não nos referimos às temperaturas elevadas quando o isolante se queima e o enrolamento é destruído de repente A vida útil do sistema de isolamento em termos de temperatura de trabalho bem abaixo daquela em que o material se queima referese ao envelhecimento gradual do isolante que vai se tornando ressecado perdendo o poder isolante até que não suporte mais a tensão aplicada e produza o curtocircuito A experiência mostra que a capacidade de isolamento dos materiais tem uma duração praticamente ilimitada se a sua temperatura for mantida abaixo de um certo limite Acima deste valor a vida útil dos materiais isolantes vai se tornando cada vez mais curta à medida que a temperatura de trabalho é mais alta Este limite de temperatura é muito mais baixo que a temperatura de queima do isolante e depende do tipo de material empregado Esta limitação de temperatura se refere ao ponto mais quente da isolação e não necessariamente ao enrolamento todo Evidentemente basta um ponto fraco no interior da bobina para que o enrolamento fique inutilizado Recomendamos utilizar sensores de temperatura como proteção adicional ao motor elétrico Estes poderão garantir uma maior vida ao motor e confiabilidade ao processo A especificação de alarme eou desligamento deve ser realizada de acordo com a classe térmica do motor Em caso de dúvidas consulte a WEG 713 Classes de Isolamento Definição das classes Como foi visto anteriormente o limite de temperatura depende do tipo de material empregado Para fins de normalização os materiais isolantes e os sistemas de isolamento cada um formado pela combinação de vários materiais são agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura ou seja pela maior temperatura que o material ou o sistema de isolamento pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas e os respectivos limites de temperatura conforme ABNT NBR 17094 e IEC 600341 são as seguintes Classe A 105 ºC Classe E 120 ºC Classe B 130 ºC Classe F 155 ºC Classe H 180 ºC 714 Medida de Elevação de Temperatura do Enrolamento É muito difícil medir a temperatura do enrolamento com termômetros ou termopares pois a temperatura varia de um ponto a outro e nunca se sabe se o ponto da medição está próximo do ponto mais quente O método mais confiável de se medir a temperatura de um enrolamento é através da variação de sua resistência ôhmica com a temperatura A elevação da temperatura pelo método da resistência é calculada por meio da seguinte fórmula R2 R1 Δt t2 ta 235 t1 t1 ta R1 onde Δt é a elevação de temperatura t1 a temperatura do enrolamento antes do ensaio praticamente igual a do meio refrigerante medida por termômetro t2 a temperatura dos enrolamentos no fim do ensaio ta a temperatura do meio refrigerante no fim do ensaio R1 Resistência do enrolamento antes do ensaio R2 Resistência do enrolamento no fim do ensaio wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 36 Fator de Serviço do Motor FS Ajuste da Corrente do Relé 10 até 115 InFS 115 In FS 5 Classe de isolamento A E B F H Temperatura ambiente oC 40 40 40 40 40 Δt elevação de temperatura método da resistência oC 60 75 80 105 125 Diferença entre o ponto mais quente e a temperatura média oC 5 5 10 10 15 Total temperatura do ponto mais quente oC 105 120 130 155 180 Tabela 71 Composição da temperatura em função da classe de isolamento Entidades classificadoras para uso naval Máxima sobreelevação de temperatura permitida por classe de isolamento Δt em oC método de variação de resistência A E B F H Det Norske Veritas and Germanischer Lloyd 75 100 120 American Bureau of Shipping 55 70 75 100 120 Bureau Veritas 55 70 75 100 120 Lloyds Register of Shipping 50 65 70 95 110 Registro Italiano Navale RINA 55 70 75 100 120 Para motores de construção naval deverão ser obedecidos todos os detalhes particulares de cada entidade classificadora conforme Tabela 72 72 Proteção Térmica de Motores Elétricos Os motores utilizados em regime contínuo devem ser protegidos contra sobrecargas por um dispositivo integrante do motor ou um dispositivo de proteção independente geralmente com relé térmico com corrente nominal ou de ajuste igual ou inferior ao valor obtido multiplicandose a corrente nominal de alimentação In pelo fator de serviço FS conforme a Tabela 73 Tabela 72 Correção das temperaturas para rotores navais Tabela 73 Corrente de alimentação x Fator de serviço 715 Aplicação a Motores Elétricos A temperatura do ponto mais quente do enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da classe A temperatura total vale a soma da temperatura ambiente com a elevação de temperatura Δt mais a diferença que existe entre a temperatura média do enrolamento e a do ponto mais quente As normas de motores fixam a máxima elevação de temperatura Δt de modo que a temperatura do ponto mais quente fica limitada baseada nas seguintes considerações a A temperatura ambiente é no máximo 40 oC por norma e acima disso as condições de trabalho são consideradas especiais b A diferença entre a temperatura média e a do ponto mais quente não varia muito de motor para motor e seu valor estabelecido em norma baseado na prática é 5 oC para as classes A e E 10 oC para as classes B e F e 15 C para a classe H As normas de motores portanto estabelecem um máximo para a temperatura ambiente e especificam uma elevação de temperatura máxima para cada classe de isolamento Deste modo fica indiretamente limitada a temperatura do ponto mais quente do motor Os valores numéricos e a composição da temperatura admissível do ponto mais quente são indicados na Tabela 71 Figura 73 Visualização do aspecto interno e externo dos termorresistores Para o Pt100 a temperatura pode ser obtida com a fórmula a seguir ou através de tabelas fornecidas pelos fabricantes r 100 t ºC 0385 onde r resistência medida em Ohms A proteção térmica é efetuada por meio de termoresistências resistência calibrada termistores termostatos ou protetores térmicos Os tipos de sensores a serem utilizados são determinados em função da classe de temperatura do isolamento empregado de cada tipo de máquina e da exigência do cliente 721 Termorresistores Pt100 São sensores de temperatura com princípio de funcionamento baseado na propriedade que alguns materiais que variam a resistência elétrica com a variação da temperatura geralmente platina níquel ou cobre Possuem resistência calibrada que varia linearmente com a temperatura possibilitando um acompanhamento contínuo do processo de aquecimento do motor pelo display do controlador com alto grau de precisão e sensibilidade de resposta Um mesmo sensor pode servir para alarme operação acima da temperatura normal de trabalho e desligamento geralmente ajustada para a máxima temperatura da classe de isolamento As resistências dos cabos dos contatos etc podem interferir na medição assim existem diferentes tipos de configurações que podem ser realizadas buscando minimizar esses efeitos g A configuração de dois fios normalmente é satisfatória em locais onde o comprimento do cabo do sensor ao instrumento não ultrapassa 30 m para bitola 20 AWG g Na configuração de três fios mais utilizada pela indústria haverá uma compensação da resistência elétrica pelo terceiro fio g Na configuração de quatro fios montagem mais precisa existem duas ligações para cada terminal do bulbo dois cabos para tensão e dois para corrente obtendose um balanceamento total de resistências é utilizada nos casos onde grande precisão é necessária Desvantagem Os elementos sensores e os circuitos de controle possuem um alto custo wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 37 Figura 74 Visualização do aspecto externo dos termistores Segue abaixo a Tabela 74 com os principais PTCs utilizados nos motores elétricos Esta tabela relaciona as cores dos cabos do sensor PTC com sua temperatura de atuação Cores dos cabos Temperatura C 110 120 140 160 180 A WEG possui o relê eletrônico RPW que tem a função específica de adquirir o sinal do PTC e atuar seu relé de saída Para maiores informações consulte a WEG Figura 75 Visualização do aspecto interno e externo do termostato Os termostatos também são utilizados em aplicações especiais de motores monofásicos Nestas aplicações o termostato pode ser ligado em série com a alimentação do motor desde que a corrente do motor não ultrapasse a máxima corrente admissível do termostato Caso isto ocorra o termostato deve ser ligado em série com a bobina do contator Os termostatos são instalados nas cabeças de bobinas de fases diferentes Observação a WEG recomenda utilizar sensores de temperatura na proteção do enrolamento e rolamentos com o intuito de aumentar a vida útil e confiabilidade do motor elétrico 723 Protetores Térmicos Bimetálicos Termostatos São sensores térmicos do tipo bimetálico com contatos de prata normalmente fechados que se abrem ao atingir determinada elevação de temperatura Quando a temperatura de atuação do bimetálico baixar este volta a sua forma original instantaneamente permitindo o fechamento dos contatos novamente Os termostatos podem ser destinados para sistemas de alarme desligamento ou ambos alarme e Figura 76 Instalação do protetor térmico bimetálico Tabela 74 Cores dos cabos de PTC 722 Termistores PTC e NTC Os termistores são dispositivos feitos de materiais semicondutores cuja resistência varia acentuadamente com a temperatura PTC coeficiente de temperatura positivo NTC coeficiente de temperatura negativo O termistor PTC apresenta aumento da resistência com o aumento da temperatura e alguns são caracterizados por esta subida ser abrupta o que os torna úteis em dispositivos de proteção de sobreaquecimento O termistor NTC apresenta redução da resistência com o aumento da temperatura normalmente não sendo utilizados em motores elétricos A brusca variação na resistência interrompe a corrente no PTC acionando um relé de saída o qual desliga o circuito principal Os termistores podem ser usados para alarme e desligamento Nesse caso são necessários dois termistores conectados em série por fase Os termistores possuem tamanho reduzido não sofrem desgastes mecânicos e têm uma resposta mais rápida em relação aos outros detectores embora não permitam um acompanhamento contínuo do processo de aquecimento do motor Os termistores com seus respectivos circuitos eletrônicos de controle oferecem proteção completa contra sobreaquecimento produzido por falta de fase sobrecarga sub ou sobretensões e operações frequentes de reversão ou ligadesliga Possuem baixo custo quando comparado ao do tipo Pt100 porém necessitam de relé para comando da atuação do alarme ou operação desligamento de motores elétricos trifásicos Em motores os termostatos são instalados nas cabeças de bobinas de fases diferentes e ligados em série com a bobina do contator onde dependendo do grau de segurança e da especificação do cliente podem ser utilizados três termostatos um por fase ou seis termostatos grupos de dois por fase Para operar em alarme e desligamento dois termostatos por fase os termostatos de alarme devem ser apropriados para atuação na elevação de temperatura prevista do motor enquanto que os termostatos de desligamento deverão atuar na temperatura máxima do material isolante wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 38 Observação a WEG recomenda utilizar sensores de temperatura na proteção do enrolamento e rolamentos com o intuito de aumentar a vida útil e confiabilidade do motor elétrico 724 Protetores Térmicos Fenólicos São dispositivos do tipo bimetálico com contatos normalmente fechados utilizados principalmente em motores de indução monofásicos para proteção contra sobreaquecimento provocado por sobrecargas travamento do rotor quedas de tensão etc O protetor térmico consiste basicamente em um disco bimetálico que possui dois contatos móveis uma resistência e um par de contatos fixos O protetor é ligado em série com a alimentação e devido à dissipação térmica causada pela passagem da corrente através da resistência interna ocorre uma deformação do disco fazendo com que os contatos abram e a alimentação do motor seja interrompida Quando atingida uma temperatura inferior à especificada o protetor deve religar Existem dois tipos de protetores que atuam em função do religamento a Protetor com religamento automático b Protetor com religamento manual Figura 77 Visualização do aspecto interno do protetor térmico O protetor térmico também tem aplicação em motores trifásicos porém apenas em motores com ligação Y O seguinte esquema de ligação poderá ser utilizado Figura 78 Diagrama de ligação do protetor térmico para motores trifásicos Vantagens g Combinação de protetor sensível à corrente e à temperatura g Possibilidade de religamento automático Desvantagens g Limitação da corrente por estar ligado diretamente à bobina do motor g Aplicação voltada para motores trifásicos somente no centro da ligação Y wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 39 Termorresistor Pt100 Termistor PTC e NTC Protetor térmico bimetálico Protetor térmico fenólico Mecanismo de proteção Resistência calibrada Resistor de avalanche g Contatos móveis g Bimetálicos g Bimetálicos g Contatos móveis Disposição Cabeça de bobina Cabeça de bobina g Inserido no circuito g Cabeça de bobina Inserido no circuito Forma de atuação Comando externo de atuação na proteção Comando externo de atuação na proteção g Atuação direta g Comando externo de atuação da proteção Atuação direta Limitação de corrente Corrente de comando Corrente de comando g Corrente do motor g Corrente do comando Corrente do motor Tipo de sensibilidade Temperatura Temperatura Corrente e temperatura Corrente e temperatura Número de unidades por motor 3 ou 6 3 ou 6 3 ou 6 1 ou 3 1 Tipos de comando Alarme eou desligamento Alarme eou desligamento g Desligamento g Alarme eou desligamento Desligamento Causas de sobreaquecimento Proteção em função da corrente Proteção com sondas térmicas e relé térmico Só fusível ou disjuntor Fusível e relé térmico Sobrecarga com corrente 12 vezes a corrente nominal Regimes de carga S1 a S10 Frenagens reversões e funcionamento com partida frequentes Funcionamento com mais de 15 partidas por hora Rotor bloqueado Falta de fase Variação de tensão excessiva Variação de frequência na rede Temperatura ambiente excessiva Aquecimento externo provocado por rolamentos correias polias etc Obstrução da ventilação Tabela 76 Comparação entre sistemas de proteção de motores Legenda não protegido semiprotegido totalmente protegido Orientamos não utilizar disjuntores em caixa moldada para distribuição e minidisjuntores para proteção de partidas de motores elétricos devido a estes não atenderem a norma de proteção de motores elétricos pelos seguintes motivos g Geralmente estes disjuntores não possuem regulagemajuste da sua corrente térmicasobrecarga nominal tendo apenas valores fixos desta corrente nominal e na maioria dos casos não se igualando a corrente nominal do motor elétrico g Nos disjuntores seu dispositivo térmico não tem classe térmica de disparo tipo 10 20 30 segundo ABNT NBR 609471 na qual tem como curva característica ta tempo de desarme x le múltiplo de corrente ajustada no relé e que relés de sobrecarga normais e eletrônicos possuem g Em casos de sistemas trifásicos o dispositivo térmico dos disjuntores não possui a proteção por falta de fase pois seu dispositivo térmico não tem a curva característica sobrecarga bipolar 2 fases que os relés de sobrecarga normais e eletrônicos possuem 73 Regime de Serviço Segundo a IEC 600341 é o grau de regularidade da carga a que o motor é submetido Os motores normais são projetados para regime contínuo a carga é constante por tempo indefinido e igual a potência nominal do motor A indicação do regime do motor deve ser feita pelo comprador da forma mais exata possível Nos casos em que a carga não variar ou nos quais variar de forma previsível o regime poderá ser indicado numericamente ou por meio de gráficos que representam a variação em função do tempo das grandezas variáveis Quando a sequência real dos valores no tempo for indeterminada deverá ser indicada uma sequência fictícia não menos severa que a real A utilização de outro regime de partida em relação ao informado na placa de identificação pode levar o motor ao sobreaquecimento e consequente danos ao mesmo Em caso de dúvidas consulte a WEG 731 Regimes Padronizados Conforme a NBR 170941 os regimes de tipo e os símbolos alfanuméricos a eles atribuídos são indicados a seguir a Regime contínuo S1 Funcionamento à carga constante de duração suficiente para que se alcance o equilíbrio térmico Figura 79 tN funcionamento em carga constante θmáx temperatura máxima atingida b Regime de tempo limitado S2 Funcionamento à carga constante durante um certo tempo inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico seguido de um período de repouso de duração suficiente para restabelecer a temperatura do motor dentro de 2K em relação à temperatura do fluido refrigerante Figura 710 Figura 79 Regime Contínuo S1 Tabela 75 Protetores térmicos wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 40 tD tN Fator de duração do ciclo 100 tD tN tR Figura 712 Regime de serviço S4 e Regime intermitente periódico com frenagem elétrica S5 Sequência de ciclos de regime idênticos cada qual consistindo de um período de partida um período de funcionamento a carga constante um período de frenagem elétrica e um período desenergizado e em repouso sendo tais períodos muito curtos para que se atinja o equilíbrio térmico Figura 713 tD tN tF Fator de duração do ciclo 100 tD tN tF tR Figura 710 Regime de serviço S2 c Regime intermitente periódico S3 Sequência de ciclos idênticos cada qual incluindo um período de funcionamento com carga constante e um período desenergizado e em repouso Neste regime o ciclo é tal que a corrente de partida não afeta de modo significativo a elevação de temperatura Figura 711 tN Fator de duração do ciclo 100 tN tR d Regime intermitente periódico com partidas S4 Sequência de ciclos de regime idênticos cada qual consistindo de um período de partida um período de funcionamento a carga constante e um período de repouso sendo tais períodos muito curtos para que se atinja o equilíbrio térmico Figura 712 Figura 711 Regime de serviço S3 tN funcionamento em carga constante θmáx temperatura máxima atingida durante o ciclo tN funcionamento em carga constante tR repouso θmax temperatura máxima atingida durante o ciclo tD partida tN funcionamento em carga constante tR repouso θmáx temperatura máxima atingida durante o ciclo Figura 713 Regime de serviço S5 tD partida tN funcionamento em carga constante tF frenagem elétrica tR repouso θmáx temperatura máxima atingida durante o ciclo wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 41 Figura 715 Regime de serviço S7 Figura 714 Regime de serviço S6 f Regime de funcionamento contínuo periódico com carga intermitente S6 Sequência de ciclos de regime idênticos cada qual consistindo de um período de funcionamento a carga constante e de um período de funcionamento em vazio não existindo período de repouso Figura 714 tN Fator de duração do ciclo 100 tN tV g Regime de funcionamento contínuo periódico com frenagem elétrica S7 Sequência de ciclos de regimes idênticos cada qual consistindo de um período de partida de um período de funcionamento a carga constante e um período de frenagem elétrica não existindo o período de repouso Figura 715 Fator de duração do ciclo 1 h Regime de funcionamento contínuo com mudança periódica na relação cargavelocidade de rotação S8 Sequência de ciclos de regimes idênticos cada ciclo consistindo de um período de partida e um período de funcionamento a carga constante correspondendo a uma determinada velocidade de rotação seguidos de um ou mais períodos de funcionamento a outras cargas constantes correspondentes a diferentes velocidades de rotação Não existe período de repouso Figura 716 Fator de duração de ciclo tD tN1 100 tD tN1 tF1 tN2 tF2 tN3 tF1 tN2 100 tD tN1 tF1 tN2 tF2 tN3 tF2 tN3 100 tD tN1 tF1 tN2 tF2 tN3 g Para N1 g Para N2 g Para N3 Figura 716 Regime de serviço S8 i Regime com variações não periódicas de carga e de velocidade S9 Regime no qual geralmente a carga e a velocidade variam não periodicamente dentro da faixa de funcionamento admissível incluindo frequentemente sobrecargas aplicadas que podem ser muito superiores à carga de referência Figura 717 tN funcionamento em carga constante tV funcionamento em vazio θ máx temperatura máxima atingida durante o ciclo tD partida tN funcionamento em carga constante tF frenagem elétrica θmáx temperatura máxima atingida durante o ciclo tF1 tF2 frenagem elétrica tD partida tN1 tN2 tN3 funcionamento em carga constante θmáx temperatura máxima atingida durante o ciclo wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 42 Figura 718a Regime de serviço S10 Figura 718b Regime de serviço S10 Figura 717 Regime de serviço S9 j Regime com cargas constantes distintas S10 Regime consistindo em um número específico de valores distintos de cargas ou cargas equivalentes e se aplicável velocidade sendo cada combinação carga velocidade mantida por um tempo suficiente para permitir que a máquina alcance o equilíbrio térmico A carga mínima durante um ciclo de regime pode ter o valor zero funcionamento em vazio ou repouso desenergizado Figuras 718a b e c Figura 718c Regime de serviço S10 Nota nos regimes S3 e S8 o período é geralmente curto demais para que seja atingido o equilíbrio térmico de modo que o motor vai se aquecendo e resfriando parcialmente a cada ciclo Depois de um grande número de ciclos o motor atinge uma faixa de elevação de temperatura e equilíbrio k Regimes especiais Onde a carga pode variar durante os períodos de funcionamento existe reversão ou frenagem por contra corrente etc a escolha do motor adequado deve ser feita mediante consulta à fábrica e depende de uma descrição completa do ciclo g Potência necessária para acionar a carga Se a carga varia ciclicamente devese fornecer um gráfico de carga x tempo como exemplificado na Figura 715 g Conjugado resistente da carga g Momento de inércia total GD2 ou J da máquina acionada referida à sua rotação nominal g Número de partidas reversões frenagens por contra corrente etc g Duração dos períodos em carga e em repouso ou vazio 732 Designação do Regime Tipo O regime tipo é designado pelo símbolo descrito no item 73 No caso de regime contínuo este pode ser indicado em alternativa pela palavra contínuo Exemplos das designações dos regimes 1 S2 60 segundos A designação dos regimes S2 a S8 é seguida das seguintes indicações a S2 do tempo de funcionamento em carga constante b S3 a S6 do fator de duração do ciclo c S8 de cada uma das velocidades nominais que constituem o ciclo seguida da respectiva potência nominal e do seu respectivo tempo de duração No caso dos regimes S4 S5 S7 e S8 outras indicações a serem acrescidas à designação deverão ser estipuladas mediante acordo entre fabricante e comprador Nota Como exemplo das indicações a serem acrescidas mediante o referido acordo às designações de regimes tipo diferentes do contínuo citamse as seguintes aplicáveis segundo o regime tipo considerado a Número de partidas por hora b Número de frenagens por hora c Tipo de frenagens d Constante de energia cinética H na velocidade nominal do motor e da carga esta última podendo ser substituída pelo fator de inércia FI Onde constante de energia cinética é a relação entre a energia cinética armazenada no rotor à velocidade de rotação nominal e a potência aparente nominal Fator de inércia é a relação entre a soma do momento de inércia total da carga referido ao eixo do motor e do momento de inércia do rotor Carga Perdas elétricas Temperatura Tempo Rotação wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 43 2 S3 25 S6 40 3 S8 motor H1 Fl 10 33 cv 740rpm 3min Onde H1 significa uma constante de energia cinética igual a 1s Fl10 significa um fator de inércia igual a 10 4 S10 para Δt 1104 1003 0902 r01 TL 06 Onde Δt está em pu por unidade para as diferentes cargas e suas durações respectivas e do valor de TL em pu para a expectativa de vida térmica do sistema de isolação Durante os períodos de repouso a carga deve ser indicada pela letra r 733 Potência Nominal É a potência que o motor pode fornecer dentro de suas características nominais em regime contínuo O conceito de potência nominal ou seja a potência que o motor pode fornecer está intimamente ligado à elevação de temperatura do enrolamento Sabemos que o motor pode acionar cargas de potências bem acima de sua potência nominal até quase atingir o conjugado máximo O que acontece porém é que se esta sobrecarga for excessiva isto é for exigido do motor uma potência muito acima daquela para a qual foi projetado o aquecimento normal será ultrapassado e a vida do motor será diminuída podendo ele até mesmo queimar rapidamente Devese sempre ter em mente que a potência solicitada ao motor é definida pelas características da carga isto é independente da potência do motor ou seja uma carga de 90 cv independente se o motor for de 75 cv ou 100 cv será solicitado do motor 90 cv 734 Potências Equivalentes para Cargas de Pequena Inércia Evidentemente um motor elétrico deve suprir à máquina acionada com a potência necessária sendo recomendável que haja uma margem de folga pois pequenas sobrecargas poderão ocorrer ou ainda dependendo do regime de serviço o motor pode eventualmente suprir mais ou menos potência Apesar das inúmeras formas normalizadas de descrição das condições de funcionamento de um motor é frequentemente necessário na prática avaliar a solicitação imposta ao motor por um regime mais complexo que aqueles descritos nas normas Uma forma usual de calcular a potência equivalente pela fórmula Onde Pm potência equivalente solicitada ao motor Pt potência variável com o tempo solicitada ao motor T duração total do ciclo período O método é baseado na hipótese de que a carga efetivamente aplicada ao motor acarretará a mesma solicitação térmica que uma carga fictícia equivalente que solicita continuamente a potência Pm Baseiase também no fato de ser assumida uma variação das perdas com o quadrado da carga e que a elevação de temperatura é diretamente proporcional às perdas Isto é verdadeiro para motores que giram continuamente mas são solicitados intermitentemente Potencia Período Tiempo Assim P1 2 t1 P2 2 t2 P3 2 t3 P4 2 t4 P5 2 t5 P6 2 t6 Pm t1 t2 t3 t4 t5 t6 Figura 719 Funcionamento contínuo com solicitações intermiten tes No caso do motor ficar em repouso entre os tempos de carga a refrigeração deste será prejudicada Assim para os motores onde a ventilação está vinculada ao funcionamento do motor por exemplo motores totalmente fechados com ventilador externo montado no próprio eixo do motor a potência equivalente é calculada pela fórmula Σ P2 i ti Pm2 Σ ti 1 tr 3 onde ti tempos em carga tr tempos em repouso Pi cargas correspondentes P1 2 t1 P3 2 t3 P5 2 t5 P6 2 t6 Pm t1 t3 t5 t6 t2 t4 t7 1 3 Pm 2 P t2 Δt 1 t t0 T Potencia Período Tiempo Figura 720 Funcionamento com carga variável e com repouso entre os tempos de carga Potência Tempo Potência Tempo wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 44 74 Fator de Serviço FS Chamase fator de serviço FS o fator que aplicado à potência nominal indica a carga permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor sob condições especificadas Note que se trata de uma capacidade de sobrecarga contínua ou seja uma reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis O fator de serviço não deve ser confundido com a capacidade de sobrecarga momentânea durante alguns minutos O fator de serviço FS 10 significa que o motor não foi projetado para funcionar continuamente acima de sua potência nominal Isto entretanto não muda a sua capacidade para sobrecargas momentâneas A IEC 600341 especifica os fatores de serviço usuais por potência 8 Características de Ambiente Para analisar a viabilidade do uso de um motor em uma determinada aplicação devese levar em consideração alguns parâmetros entre os quais g Altitude em que o motor será instalado g Temperatura do meio refrigerante Conforme ABNT NBR 17094 e IEC 600341 as condições usuais de serviço são a Altitude não superior a 1000 m acima do nível do mar b Meio refrigerante na maioria dos casos o ar ambiente com temperatura não superior a 40 ºC e isenta de elementos prejudiciais Até estes valores de altitude e temperatura ambiente considerase condições normais e o motor deve fornecer sem sobreaquecimento sua potência nominal 81 Altitude Motores funcionando em altitudes acima de 1000 m apresentam problemas de aquecimento causado pela rarefação do ar e consequentemente diminuição do seu poder de arrefecimento esfriamento A insuficiente troca de calor entre o motor e o ar circundante leva à exigência de redução de perdas o que significa também redução de potência Os motores têm aquecimento diretamente proporcional às perdas e estas variam aproximadamente numa razão quadrática com a potência Existem algumas alternativas de aplicações a serem avaliadas a A instalação de um motor em altitudes acima de 1000 metros pode ser feita usandose material isolante de classe superior b Segundo as normas ABNT NBR 17094 e IEC 600341 a redução necessária na temperatura ambiente deve ser de 1 dos limites de elevação de temperatura para cada 100 m de altitude acima de 1000 m Esta regra é válida para altitudes até 4000 m Valores acima consultar a WEG Exemplo Motor de 100 cv isolamento F com ΔT 80 K trabalhando numa altitude de 1500 m acima do nível do mar a temperatura ambiente de 40 C será reduzida em 5 resultando em uma temperatura ambiente máxima estável de 36 C Evidentemente a temperatura ambiente poderá ser maior desde que a elevação da temperatura seja menor do que a da classe térmica Tamb 40 80 005 36 oC 82 Temperatura Ambiente Motores que trabalham em temperaturas inferiores a 20 oC apresentam os seguintes problemas a Excessiva condensação exigindo drenagem adicional ou instalação de resistência de aquecimento caso o motor fique longos períodos parado b Formação de gelo nos mancais provocando endurecimento das graxas ou lubrificantes nos mancais exigindo o emprego de lubrificantes especiais ou graxa anticongelante consulte nosso site Em motores que trabalham à temperaturas ambientes constantemente superiores a 40 oC o enrolamento pode atingir temperaturas prejudiciais à isolação Este fato tem que ser compensado por um projeto especial do motor usando materiais isolantes especiais ou sobredimensionamento do motor 83 Determinação da Potência Útil do Motor nas Diversas Condições de Temperatura e Altitude Associando os efeitos da variação da temperatura e da altitude a capacidade de dissipação da potência do motor pode ser obtida multiplicandose a potência útil pelo fator de multiplicação obtido na Tabela 81 T C Altitude m 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 10 097 092 088 15 098 094 090 086 20 100 095 091 087 083 25 100 095 093 089 085 081 30 100 096 092 090 086 082 078 35 100 095 093 090 088 084 080 075 40 100 097 094 090 086 082 080 076 071 45 095 092 090 088 085 081 078 074 069 50 092 090 087 085 082 080 077 072 067 55 088 085 083 081 078 076 073 070 065 60 083 082 080 077 075 073 070 067 062 65 079 076 074 072 070 068 066 062 058 70 074 071 069 067 066 064 062 058 053 75 070 068 066 064 062 060 058 053 049 80 065 064 062 060 058 056 055 048 044 Tabela 81 Fator de multiplicação da potência útil em função da temperatura ambiente T em ºC e de altitude H em m Exemplo Um motor de 100 cv isolamento F para trabalhar num local com altitude de 2000 m e a temperatura ambiente é de 55 ºC Da Tabela 81 α 083 logo P 083 Pn O motor poderá fornecer apenas 83 de sua potência nominal wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 45 84 Atmosfera Ambiente 841 Ambientes Agressivos Ambientes agressivos tais como estaleiros instalações portuárias indústria de pescados e múltiplas aplicações navais indústrias química e petroquímica exigem que os equipamentos que neles trabalham sejam perfeitamente adequados para suportar tais circunstâncias com elevada confiabilidade sem apresentar problemas de qualquer espécie Para aplicação de motores nestes ambientes agressivos a WEG possui uma linha específica para cada tipo de motores projetados para atender os requisitos especiais e padronizados para as condições mais severas que possam ser encontradas Tais motores podem possuir as seguintes características especiais g enrolamento duplamente impregnado g pintura anticorrosiva alquídica interna e externa g elementos de montagem zincados g vedação específica para a aplicação entre eixo e tampa pode ser Retentor W3Seal etc g Proteção adicional entre as juntas de passagem Para ambientes com temperaturas entre 16 ºC e 40 ºC e com umidade relativa 95 recomendase utilizar pintura interna anticorrosiva Para ambientes entre 40 ºC e 65 ºC também se recomenda utilizar pintura interna anticorrosiva no entanto deve ser aplicado um valor de derating para 40 ºC Nota com umidades superiores a 95 recomendase a pintura anticorrosiva juntamente com a resistência de aquecimento No caso de motores navais as características de funcionamento específicas são determinadas pelo tipo de carga acionada a bordo Todos os motores porém apresentam as seguintes características especiais g Elevação de temperatura reduzida para funcionamento em ambientes até 50 ºC g Capacidade de suportar sem problemas sobrecargas ocasionais de curta duração de até 60 acima do conjugado nominal conforme normas das Sociedades Classificadoras No que diz respeito ao controle rígido para assegurar a confiabilidade em serviço os motores navais WEG se enquadram nas exigências de construção inspeção e ensaios estabelecidos nas normas das Sociedades Classificadoras entre as quais g Registro Italiano Navale RINA g American Bureau of Shipping ABS g Bureau Veritas BV g China Certification Society CCS g Det Norske Veritas and Germanischer Lloyd DNV GL g Lloyds Register LR g Russian Maritime Register of Shipping RS g Korean Register of Shipping KRS g Nippon Kaiji Kyokai ClassNK 842 Ambientes Contendo Poeiras ou Fibras Para analisar se os motores podem ou não trabalhar nestes ambientes devem ser informados tamanho e quantidade aproximada das fibras contidas no ambiente Esses dados são fatores importantes pois uma grande quantidade de poeira depositada sobre as aletas do motor pode funcionar como um isolante térmico e fibras de maior tamanho podem provocar no decorrer do tempo a obstrução da ventilação prejudicando o sistema de refrigeração Quando o conteúdo de fibras for elevado devem ser empregados filtros de ar ou efetuar limpeza nos motores Evitar que a ventilação do motor seja prejudicada Nestes casos existem duas soluções 1 Utilizar motores sem ventilação 2 Para motores com ventilação por dutos calculase o volume de ar deslocado pelo ventilador do motor determinando a circulação de ar necessária para perfeita refrigeração do motor 843 Ambientes Explosivos Os motores à prova de explosão não acendíveis de segurança aumentada e à prova de poeria destinamse a trabalhar em ambientes classificados como explosivos por conterem gases vapores poeiras ou fibras inflamáveis ou explosivas O capítulo 9 atmosferas explosivas trata especificamente o assunto 85 Grau de Proteção Os invólucros dos equipamentos elétricos conforme as características do local em que serão instalados e de sua acessibilidade devem oferecer um determinado grau de proteção Assim por exemplo um equipamento a ser instalado num local sujeito a jatos dágua deve possuir um invólucro capaz de suportar tais jatos sob determinados valores de pressão e ângulo de incidência sem que haja penetração de água wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 46 As combinações entre os dois algarismos isto é entre os dois critérios de proteção estão resumidos na Tabela 84 Note que de acordo com a norma a qualificação do motor em cada grau no que se refere a cada um dos algarismos é bem definida através de ensaios padronizados e não sujeita a interpretações como acontecia anteriormente Motor Grau de proteção 1º algarismo 2º algarismo Proteção contra contato Proteção contra corpos estranhos Proteção contra água Motores abertos IP00 não tem não tem não tem IP02 não tem não tem pingos de água até uma inclinação de 15º com a vertical IP11 toque acidental com a mão corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 50 mm pingos de água na vertical IP12 toque acidental com a mão corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 50 mm pingos de água até uma inclinação de 15º com a vertical IP13 toque acidental com a mão corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 50 mm água de chuva até uma inclinação de 60º com a vertical IP21 toque com os dedos corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 12 mm pingos de água na vertical IP22 toque com os dedos corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 12 mm pingos de água até uma inclinação de 15º com a vertical IP23 toque com os dedos corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 12 mm água de chuva até uma inclinação de 60º com a vertical Motores fechados IP44 toque com ferramentas corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 1 mm respingos de todas as direções IP54 proteção completa contra toques proteção contra acúmulo de poeiras nocivas respingos de todas as direções IP55 proteção completa contra toques proteção contra acúmulo de poeiras nocivas jatos de água em todas as direções IP66 proteção completa contra toques totalmente protegido contra acúmulo de poeiras nocivas protegido contra água de vargalhões Tabela 84 Graus de proteção 852 Tipos Usuais de Graus de Proteção Embora alguns algarismos indicativos de grau de proteção possam ser combinados de muitas maneiras somente alguns tipos de proteção são empregados nos casos normais São eles IP21 IP23 IP44 e IP55 Os dois primeiros são motores abertos e os dois últimos são motores fechados Para aplicações especiais mais rigorosas são comuns também os graus de proteção IP55W proteção contra intempéries IP56 proteção contra água de vagalhões IP65 totalmente protegido contra poeiras e IP66 totalmente protegido contra poeiras e água de vagalhões Vedação dos mancais Para garantir o grau de proteção requerido para cada aplicação os motores possuem vedações que evitam a entrada de resíduos através dos mancais Os motores WEG podem ser fornecidos com as seguintes vedações dos mancais g VRing g Retentor g Labirinto g WSeal Sistema de vedação exclusivo WEG composto por um anel VRing com duplo lábio e calota metálica montados sobre este anel g W3 Seal Sistema de vedação exclusivo WEG composto por três selos VRing ORing e Labirinto Os sistemas de vedação WSeal e W3 Seal foram desenvolvidos pela WEG para evitar acúmulo de impurezas sólidas e líquidas presentes no ambiente NOTA Para conhecer a vedação do seu motor devese consultar as vedações disponíveis por linha de produto e tamanho de carcaça As opções acima atendem a maioria das aplicações existentes no mercado Para mais informações entrar em contato com a WEG 853 Motores à Prova de Intempéries Conforme a norma ABNT NBRIEC 600345 o motor será à prova de intempéries quando de consequência de seu projeto discussão técnica entre cliente e WEG as proteções definidas proporcionem um correto funcionamento da máquina em condição de exposição à água chuva ventos poeiras e neve A WEG utiliza a letra W junto à indicação do grau de proteção do motor para indicar que o motor tem um plano de pintura especial à prova de intempéries Os planos de pintura poderão variar de acordo com a agressividade do ambiente o qual deverá ser informado pelo cliente durante especificaçãosolicitação do produto Ambientes agressivos exigem que os equipamentos que neles trabalham sejam perfeitamente adequados para suportar tais circunstâncias com elevada confiabilidade sem apresentar problemas de qualquer espécie A WEG produz variada gama de motores elétricos com características técnicas especiais apropriadas à utilização em estaleiros instalações portuárias indústria do pescado e múltiplas aplicações navais além das indústrias químicas e petroquímicas e outros ambientes de condições agressivas Sendo assim adequados aos mais severos regimes de trabalho 2º algarismo Algarismo Indicação 0 Máquina não protegida 1 Máquina protegida contra gotejamento vertical 2 Máquina protegida contra gotejamento de água com inclinação de até 15º 3 Máquina protegida contra aspersão de água 4 Máquina protegida contra projeções de água 5 Máquina protegida contra jatos de água 6 Máquina protegida contra jatos potentes 7 Máquina protegida contra os efeitos da imersão temporária 8 Máquina protegida contra os efeitos da imersão contínua Tabela 83 2º ALGARISMO Indica o grau de proteção contra penetração de água no interior do motor 1º algarismo Algarismo Indicação 0 Máquina não protegida 1 Máquina protegida contra objetos sólidos maiores que 50 mm 2 Máquina protegida contra objetos sólidos maiores que 12 mm 3 Máquina protegida contra objetos sólidos maiores que 25 mm 4 Máquina protegida contra objetos sólidos maiores que 1 mm 5 Máquina protegida contra poeira 6 Máquina totalmente protegida contra poeira Tabela 82 1º ALGARISMO Indica o grau de proteção contra penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental 851 Código de Identificação A norma ABNT NBRIEC 600345 define os graus de proteção dos equipamentos elétricos por meio das letras características IP seguidas por dois algarismos wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 47 Carcaça Quantidade Potência W 63 a 80 1 75 90 a 100 1 11 112 2 11 132 a 160 2 15 180 a 200 2 19 225 a 250 2 28 280 a 315 2 70 355 a 315B 2 87 Tabela 85 Resistência de aquecimento ATENÇÃO As resistências de aquecimento só deverão ser energizadas com o motor desligado caso contrário o motor poderá sofrer um sobreaquecimento resultando em potenciais danos Nos casos de manutenção no motor o mesmo deverá ser completamente desenergizado incluindo as resistências de aquecimento Tabela 86 Níveis máximos de potência e pressão sonora para motores trifásicos IC411IC511IC611 a vazio em dB A 60 Hz Nota 1 motores IC01IC11IC21 podem ter níveis de potência sonora maiores 2 e 4 polos 7dB A 6 e 8 polos 4dB A Nota 2 os níveis de pressão e potência sonora para motores 2 e 4 polos com carcaça 355 são para ventiladores unidirecionais Os demais são para ventiladores bidirecionais Nota 3 valores para motores 50 Hz devem ser decrescidos 2 polos 5dB A 4 6 e 8 polos 3dB A Tabela 87 Incremento máximo estimado para pressão e potência sonora em dB A Nota 1 esta tabela fornece o incremento máximo esperado para condição em carga nominal Nota 2 os valores são válidos para 50 Hz e 60 Hz 87 Limites de Ruídos Os motores WEG atendem as normas NEMA IEC e NBR que especificam os limites máximos de nível de potência sonora em decibéis Os valores da Tabela 86 estão conforme IEC 600349 Carcaça 2 polos 4 polos 6 polos 8 polos Potência Pressão Potência Pressão Potência Pressão Potência Pressão 90 83 71 69 57 66 54 66 54 100 87 75 73 61 67 55 67 55 112 88 76 75 63 73 61 73 61 132 90 78 78 66 76 64 74 62 160 92 79 80 67 76 63 75 62 180 93 80 83 70 80 67 79 66 200 95 82 86 73 83 70 82 69 225 97 84 87 74 83 70 82 69 250 97 83 88 74 85 71 83 69 280 99 85 91 77 88 74 85 71 315 103 88 97 82 92 77 91 76 355 105 90 98 83 97 82 95 80 Carcaça 2 polos 4 polos 6 polos 8 polos 90 a 160 2 5 7 8 180 a 200 2 4 6 7 225 a 280 2 3 6 7 315 2 3 5 6 355 2 2 4 5 Na Tabela 87 estão citados os incrementos a serem considerados nos valores de pressão e potência sonora em dB A para motores operando em carga 86 Resistência de Aquecimento As resistências de aquecimento são instaladas quando um motor elétrico é instalado em ambientes muito úmidos umidade 95 eou com possibilidade de ficar desligados por longos períodos acima de 24 h impedindo o acúmulo de água no interior do motor pela condensação do ar úmido As resistências de aquecimento aquecem o interior do motor alguns graus acima da temperatura ambiente 5 a 10 C quando o motor está desligado A tensão de alimentação das resistências de aquecimento deverá ser especificada pelo cliente sendo disponíveis em 110 V 220 V e 440 V Dependendo da carcaça serão empregados os resistores de aquecimento conforme Tabela 85 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 48 9 Atmosferas Explosivas 91 Áreas de Risco Uma instalação onde produtos inflamáveis são continuamente manuseados processados ou armazenados necessita obviamente de cuidados especiais que garantam a manutenção do patrimônio e preservem a vida humana Os equipamentos elétricos por suas próprias características podem representar fontes de ignição quer seja pelo centelhamento normal devido a abertura e fechamento de contatos quer seja por superaquecimento de algum componente seja ele intencional ou causado por correntes de defeito 92 Atmosfera Explosiva Uma atmosfera é explosiva quando a proporção de gás vapor poeira ou fibras é tal que uma faísca proveniente de um circuito elétrico ou o aquecimento de um aparelho provoca a explosão Para que se inicie uma explosão três elementos são necessários Combustível Oxigênio Fonte de ignição Explosão 93 Classificação das Áreas de Risco De acordo com as normas ABNTIEC 60079101 as áreas de risco são classificadas em Zona 0 Região onde a ocorrência de mistura inflamável eou explosiva é continua ou existe por longos períodos Por exemplo a região interna de um tanque de combustível A atmosfera explosiva está sempre presente Zona 1 Região onde a probabilidade de ocorrência de mistura inflamável eou explosiva está associada à operação normal do equipamento e do processo A atmosfera explosiva está frequentemente presente Zona 2 Locais onde a presença de mistura inflamável eou explosiva não é provável de ocorrer e se ocorrer é por poucos períodos Está associada à operação anormal do equipamento e do processo perdas ou uso negligente A atmosfera explosiva pode acidentalmente estar presente De acordo com a norma NECAPI 500 as áreas de risco são classificadas em divisões g Divisão 1 Região onde se apresenta uma ALTA probabilidade de ocorrência de uma explosão g Divisão 2 Região de menor probabilidade Normas Ocorrência de mistura inflamável contínua em condição normal em condição anormal IEC Zona 0 Zona 1 Zona 2 NECAPI Divisão 1 Divisão 2 Tabela 91 Comparação entre ABNTIEC e NECAPI O processo ou armazenagem de poeira nos espaços confinados oferece risco potencial de explosão Isso ocorre quando misturada com o ar em forma de nuvens ou quando fica depositada sobre os equipamentos elétricos Com relação à presença de poeira combustível conforme a norma ABNT NBR IEC 60079102 as áreas são classificadas em Zona 20 Área na qual poeira combustível na forma de nuvem misturada com o ar está continuamente presente durante longos períodos Zona 21 Área na qual poeira combustível na forma de nuvem misturada com o ar poderá estar presente durante a operação normal ocorrendo ocasionalmente Zona 22 Área na qual poeira combustível na forma de nuvem é improvável que aconteça durante a operação normal e se ocorrer será por curtos períodos Dentre os produtos que seus pós ou poeiras inflamáveis criam atmosferas explosivas no interior de ambientes confinados podemos citar o carvão trigo celulose fibras e plásticos em partículas finamente divididas dentre outros 931 Classes e Grupos das Áreas de Risco Classes Referemse a natureza da mistura O conceito de classes só é adotado pela norma NEC Grupos O conceito de grupo esta associado a composição química da mistura Classe I Gases ou vapores explosivos Conforme o tipo de gás ou vapor temos g GRUPO A acetileno g GRUPO B hidrogênio butadieno óxido de eteno g GRUPO C éter etílico etileno g GRUPO D gasolina nafta solventes em geral Classe II Poeiras combustíveis ou condutoras Conforme o tipo de poeira temos g GRUPO E g GRUPO F g GRUPO G Classe III Fibras e partículas leves e inflamáveis De acordo com a norma ABNT NBR IEC 600790 os grupos de risco são divididos em g Grupo I Para minas suscetíveis à liberação de grisu gás a base de metano g Grupo II Para aplicação em outros locais com gases explosivos sendo divididos em IIA IIB e IIC wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 49 Tabela 95 Tipo de proteção do invólucro Tabela 92 Correspondência entre ABNTIEC e NECAPI para gases Tabela 93 Correspondência entre normas NBRIEC e NECAPI para poeiras e fibras combustíveis Tabela 94 Classificação de áreas conforme IEC e NEC Gases Normas Grupo acetileno Grupo hidrogênio Grupo etano Grupo propano IEC II C II C II B II A NECAPI Classe I Gr A Classe I Gr B Classe I Gr C Classe I Gr D Atmosfera explosiva ABNT IEC NEC Gases ou vapores Zona 0 e Zona 1 Classe I Divisão 1 Zona 2 Classe I Divisão 2 Poeiras Combustíveis Zona 20 e Zona 21 Classe II Divisão 1 Zona 22 Classe II Divisão 2 932 Tipo de Proteção do Invólucro Símbolo do tipo Definição Representação simplificada db À prova de explosão Tipo de proteção em que as partes podem causar a ignição de uma atmosfera explosiva São confinadas em um invólucro capaz de suportar a pressão desenvolvida durante uma explosão interna de uma mistura explosiva impedindo a transmissão da explosão para o meio externo U C L R eb ec Segurança aumentada Medidas que são aplicadas com o fim de evitar a possibilidade de temperatura excessiva e a aparição de arcos ou faíscas no interior e sobre as partes externas do material elétrico produzidas sob funcionamento normal U C L R i Segurança intríseca ia ib ic Tipo de proteção no qual nenhuma faísca nem qualquer efeito térmico produzido nas condições de teste prescritas pela norma funcionamento normal e condições de falha é capaz de provocar a inflamação de um ambiente explosivo U C L R m Encapsulagem ma mb mc Tipo de proteção no qual as peças que podem inflamar um ambiente explosivo por faíscas ou por aquecimento são encapsuladas numa resina suficientemente resistente às influências ambientais de tal maneira que o ambiente explosivo não pode ser inflamado U C L R n Não Acendível nC nR Tipo de proteção aplicado a material elétrico de modo que em funcionamento normal e em certas condições anormais especificas não possa inflamar o ambiente explosivo Há 2 categorias de materiais protegido contra centelhamento nC respiração restrita nR U C L R o Imersão em óleo Tipo de proteção onde o equipamento elétrico ou partes do equipamento elétrico estejam submersos por um líquido protetor de tal maneira que um atmosfera de gás explosiva que possa estar acima do mesmo ou fora do invólucro não possa causar explosão U C L R p Pressurizado pxb pyb pzc Tipo de proteção que protege contra o ingresso de uma atmosfera externa para dentro do invólucro ou para dentro do ambiente mantendo o gás protetor numa pressão acima da pressão da atmosfera externa U C L R q Preenchimento com areia Tipo de proteção no qual as partes capazes de incendiar uma atmosfera de gás explosivo são fixas e completamente envoltas pelo material de preenchimento para prevenir a ignição da atmosfera explosiva externa U C L R t Proteção por invólucro tb tc Tipo de proteção em que as partes que podem causar a ignição de uma atmosfera explosiva são confinados em um invólucro total ou parcialmente protegido contra o ingresso de poeiras e que a temperatura máxima de superfície é limitado g Grupo III Para aplicação em locais com atmosfera explosiva de poeiras sendo dividido em g III A Fibras combustíveis g III B Poeiras não condutoras g III C Poeiras condutoras Poeiras e fibras Poeiras de alta condutividade Poeiras de leve condutividade Poeiras não condutoras Fibras combustíveis Normas ABNT NBR IEC III C III C III B III A NECAPI Classe II Gr E Classe II Gr F Classe II Gr G Classe III wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 50 94 Classes de Temperatura A temperatura máxima na superfície interna eou externa do equipamento elétrico deve ser sempre menor que a temperatura de ignição do gás ou vapor Os gases podem ser classificados para as classes de temperatura de acordo com sua temperatura de ignição onde a máxima temperatura de superfície da respectiva classe deve ser menor que a temperatura dos gases correspondentes Tabela 96 Classes de temperatura IEC NEC Temperatura de ignição dos gases eou vapores Classes de temperatura Temperatura máxima de superfície Classes de temperatura Temperatura máxima de superfície T1 450 T1 450 450 T2 300 T2 300 300 T3 200 T3 200 200 T4 135 T4 135 135 T5 100 T5 100 100 T6 85 T6 85 85 95 Equipamentos para Áreas de Risco Os quadros abaixo mostram a seleção dos equipamentos para as áreas classificadas de acordo com a norma ABNT NBR IEC 6007914 Tabela 97 Tipos de proteção para atmosferas explosivas com gases inflamáveis De acordo com a norma NEC a relação dos equipamentos está mostrada no quadro abaixo DIVISÃO 1 Equipamentos com tipo de proteção g à prova de explosão Exd g presurização Exp g imersão em óleo Exo g segurança intrínseca Exi DIVISÃO 2 g qualquer equipamento certificado para divisão 1 g equipamentos incapazes de gerar faíscas ou superfícies quentes em invólucros de uso geral Tabela 98 96 Equipamentos de Segurança Aumentada nível de proteção eb É o equipamento elétrico que sob condições de operação não produz arcos faíscas ou aquecimento suficiente para causar ignição da atmosfera explosiva para o qual foi projetado Tempo tE tempo necessário para que um enrolamento de corrente alternada quando percorrido pela sua corrente de partida atinja a sua temperatura limite partindo da temperatura atingida em regime nominal considerando a temperatura ambiente ao seu máximo Abaixo mostramos os gráficos que ilustram como devemos proceder a correta determinação do tempo tE Figuras 91 e 92 Figura 91 Diagrama esquemático explicando o método de determição do tempo tE Figura 92 Valor mínimo do tempo tE em função da relação da corrente de partida IP IN A temperatura ambiente máxima B temperatura em serviço nominal C temperatura limite 1 elevação da temperatura em serviço 2 elevação da temperatura com rotor bloqueado ABNT NBR IEC 6007914 Zona Proteção possível Zona 0 Ex ia Ex ma Equipamentos especialmente aprovados para Zona 0 Zona 1 Equipamentos certificados para Zona 0 Ex db Ex db eb Ex eb Ex pxb Ex pyb Ex ib Ex q Ex ob Ex mb Zona 2 Equipamentos certificados para Zona 0 e Zona 1 Ex pzc Ex ic Ex ec Ex oc Ex mc wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 51 10 Características Construtivas 101 Dimensões As dimensões dos motores elétricos WEG são padronizadas de acordo com a ABNT NBR15623 a qual acompanha a International Electrotechnical Commission IEC60072 Nestas normas a dimensão básica para a padronização das dimensões de montagem de máquinas elétricas girantes é a altura do plano da base ao centro da ponta do eixo denominado pela letra H Ver Figura 101 A cada altura da ponta de eixo H é associada uma dimensão C distância do centro do furo dos pés do lado da ponta do eixo ao plano do encosto da ponta de eixo A cada dimensão H contudo podem ser associadas várias dimensões B distância entre centros dos furos dos pés de forma que é possível obterse motores mais longos ou mais curtos 97 Equipamentos à Prova de Explosão É um tipo de proteção em que as partes que podem inflamar uma atmosfera explosiva são confinadas em invólucros que podem suportar a pressão durante uma explosão interna de uma mistura explosiva e que previne a transmissão da explosão para uma atmosfera explosiva Figura 93 Princípio da proteção O motor elétrico de indução de qualquer proteção não é estanque ou seja troca ar com o meio externo Quando em funcionamento o motor se aquece e o ar em seu interior fica com uma pressão maior que a externa o ar é expelido quando é desligada a alimentação o motor se resfria e a pressão interna diminui permitindo a entrada de ar que neste caso está contaminado A proteção não permitirá que uma eventual explosão interna se propague ao ambiente externo Para a segurança do sistema a WEG controla os valores dos insterstícios tolerâncias entre encaixes e as condições de acabamento das juntas pois são responsáveis pelo volume de gases trocados entre o interior e exterior do motor Figura 101 Representação dimensional do motor elétrico A dimensão A distância entre centros dos furos dos pés no sentido frontal é única para valores de H até 315 mm mas pode assumir múltiplos valores a partir da carcaça H igual a 355 mm Para os clientes que exigem carcaças padronizadas pela norma NEMA a Tabela 101 faz a comparação entre as dimensões H A B C K D E da norma da ABNTIEC e D 2E 2F BA H U NW da norma NEMA Tabela 101 Comparação de dimensões ABNTIEC e NEMA ABNT IEC NEMA H D A 2E B 2F C BA K H D U E NW 63 63 100 80 40 7 11j6 23 71 71 112 90 45 7 14j6 30 80 80 125 100 50 10 19j6 40 90 S 143 T 90 889 140 1397 100 1016 56 5715 10 87 24j6 222 50 5715 90 L 145 T 90 889 140 1397 125 127 56 5715 10 87 24j6 222 50 5715 100L 100 160 140 63 12 28j6 60 112 S 182 T 112 1143 190 1905 114 1143 70 70 12 103 28j6 286 60 699 112 M 184 T 112 1143 190 1905 140 1397 70 70 12 103 28j6 286 60 699 132 S 213 T 132 1334 216 216 140 1397 89 89 12 103 38k6 349 80 857 132 M 215 T 132 1334 216 216 178 1778 89 89 12 103 38k6 349 80 857 160 M 254 T 160 1588 254 254 210 2096 108 108 15 135 42k6 413 110 1016 160 L 256 T 160 1588 254 254 254 254 108 108 15 135 42k6 413 110 1016 180 M 284 T 180 1778 279 2794 241 2413 121 121 15 135 48k6 476 110 1175 180 L 286 T 180 1778 279 2794 279 2794 121 121 15 135 48k6 476 110 1175 200 M 324 T 200 2032 318 3175 267 2667 133 133 19 167 55m6 54 110 1334 200 L 326 T 200 2032 318 3175 305 3048 133 133 19 167 55m6 54 110 1334 225 S 364 T 225 2286 356 3556 286 2858 149 149 19 190 60m6 603 140 1492 225 M 365 T 225 2286 356 3556 311 2858 149 149 190 190 60m6 603 140 1492 250 S 404 T 250 254 406 4064 311 3112 168 168 24 206 65m6 73 140 1842 250 M 405 T 250 254 406 4064 349 3492 168 168 24 206 65m6 73 140 1842 280 S 444 T 280 2794 457 4572 368 3684 190 190 24 206 65m6 73 140 1842 280 M 445 T 280 2794 457 4572 419 4191 190 190 24 206 75m6 857 140 2159 315 S 504 Z 315 3175 508 508 406 4064 216 2159 28 318 80m6 921 170 2699 315 M 505 Z 315 3175 508 508 457 4572 216 2159 28 318 80m6 921 170 2699 355 M 355 610 560 254 28 100m6 210 586 3683 5842 5588 254 30 984 2953 355 L 355 610 630 254 28 100m6 210 587 3683 5842 635 254 30 984 2953 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 52 Figura Símbolo para Fixação ou montagem Designação WEG DIN 42950 ABNT NBR IEC 600347 Carcaça Código I Código II B3D B3 IM B3 IM 1001 com pés montada sobre subestrutura B3E B5D B5 IM B5 IM 3001 sem pés fixada pelo flange FF B5E B35D B3B5 IM B35 IM 2001 com pés montada sobre subestrutura pelos pés com fixação suplementar pelo flange FF B35E B14D B14 IM B14 IM 3601 sem pés fixada pelo flange C B14E B34D B3B14 IM B34 IM 2101 com pés montado sobre subestrutura pelos pés com fixação suplementar pelo flange C B34E B6D B6 IM B6 IM 1051 com pés montado em parede pés à esquerda olhandose do lado do acionamento B6E 102 Formas Construtivas Normalizadas Entendese por forma construtiva como sendo o arranjo das partes construtivas das máquinas com relação à sua fixação à disposição de seus mancais e à ponta de eixo que são padronizadas pela ABNT NBR IEC 600347 DIN 42950 e NEMA MG 1403 A ABNT NBR IEC 15623 e a IEC 60072 determinam que a caixa de ligação de um motor deve ficar situada de modo que a sua linha de centro se encontre num setor compreendido entre o topo do motor e 10 graus abaixo da linha de centro horizontal deste do lado direito quando o motor for visto do lado do acionamento As Tabelas 102a 102b e 103 a seguir indicam as diversas formas normalizadas Tabela 102a Formas construtivas normalizadas montagem horizontal Subestrutura bases placa de base fundações trilhos pedestais etc wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 53 Figura Símbolo para Fixação ou montagem Designação WEG DIN 42950 ABNT NBR IEC 600347 Carcaça Código I Código II V5 V5 IM V5 IM 1011 com pés montada em parede ou sobre subestrutura V6 V6 IM V6 IM 1031 com pés montada em parede ou sobre subestrutura V1 V1 IM V1 IM 3011 sem pés fixada pelo flange FF para baixo V3 V3 IM V3 IM 3031 sem pés fixada pelo flange FF para cima V15 V1V5 IM V15 IM 2011 com pés montada em parede com fixação suplementar pelo flange FF para baixo V36 V3V6 IM V36 IM 2031 com pés fixada em parede com fixação suplementar pelo flange FF para cima V18 V18 IM V18 IM 3611 sem pés fixada pelo flange C para baixo V19 V19 IM V19 IM 3631 sem pés fixada pelo flange C para cima Figura Símbolo para Fixação ou montagem Designação WEG DIN 42950 ABNT NBR IEC 600347 Carcaça Código I Código II B7D B7 B7 IM 1061 com pés Montado em paredepés à direita olhandose do lado do acionamento B7E B8D B8 IM B8 IM 1071 com pés fixada no teto B8E Tabela 102b Formas construtivas normalizadas montagem horizontal Tabela 103 Formas construtivas normalizadas montagem vertical Nota Recomendamos a utilização do chapéu protetor para motores que operem na vertical com ponta de eixo para baixo e que fiquem expostos ao tempo Recomendamos a utilização do slinger de borracha na ponta de eixo lado acoplado na utilização de motores verticais com eixo para cima wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 54 Flange C Flange FF Flange C Carcaça Flange LA M N P S T α Nº de furos 63 FC95 45 952 762 143 UNC 14x20 4 45 4 71 10 80 90 FC149 15 1492 1143 165 UNC 38x16 100 12 112 FC184 135 1842 2159 225 UNC 12x13 63 132 155 160 195 180 FC228 20 2286 2667 280 200 225 FC279 25 2794 3175 395 UNC 58x11 63 2230 8 250 FC355 3556 4064 455 280 315 FC368 3683 4191 355ML 40 355AB 335 CDIN Flange Flange CDIN Carcaça Flange LA M N P S T α Nº de furos 63 C90 95 75 60 90 M5 25 45 4 71 C105 8 85 70 105 M6 80 C120 105 100 80 120 3 90 C140 115 95 140 M8 100 C160 12 130 110 160 35 112 135 132 C200 155 165 130 200 M10 Flange FF Carcaça Flange LA M N P S T α Nº de furos 63 FF115 55 115 95 140 10 3 45 4 71 FF130 7 130 110 160 35 80 FF165 9 165 130 200 12 90 10 100 FF215 125 215 180 250 15 4 112 132 FF265 12 265 230 300 160 FF300 18 300 250 350 19 5 180 200 FF350 350 300 400 225 FF400 400 350 450 19 5 2230 8 250 FF500 500 450 550 280 315 FF600 22 600 550 660 24 6 355 FF740 740 680 800 103 Dimensões dos Flanges wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 55 104 Pintura A Tabela 104 apresenta as soluções de planos de pintura que são adotadas para cada aplicação Tabela 104 Planos de pintura Nota Os planos de pintura WEG atendem às normas Petrobras 1041 Pintura Tropicalizada ou Tropicalização Altos índices de umidade podem levar a um desgaste prematuro do sistema de isolação que é o principal responsável pela vida útil do motor Ambientes com até 95 de umidade relativa não requerem proteções adicionais além da resistência de aquecimento para evitar a condensação de água no interior do motor Entretanto para ambientes com níveis de umidade superiores a 95 aplicase nas partes internas do motor uma pintura epóxi conhecida como pintura tropicalizada 11 Seleção e Aplicação dos Motores Trifásicos Na engenharia de aplicação de motores é comum e em muitos casos prático comparar as exigências da carga com as características do motor Existem muitas aplicações que podem ser corretamente acionadas por mais de um tipo de motor e a seleção de um determinado tipo nem sempre exclui o uso de outros tipos Com o advento do computador o cálculo pode ser aprimorado obtendose resultados precisos que resultam em máquinas dimensionadas de maneira mais econômica Os motores de indução WEG de gaiola ou de anel de baixa e média tensão encontram vasto campo de aplicação notoriamente nos setores de siderúrgica mineração papel e celulose saneamento químico e petroquímico cimento entre outros tornandose cada vez mais importante a seleção do tipo adequado para cada aplicação A seleção do tipo adequado de motor com respeito ao conjugado fator de potência rendimento e elevação de temperatura isolação tensão e grau de proteção mecânica somente pode ser feita após uma análise cuidadosa considerando parâmetros como g Custo inicial g Capacidade da rede g Necessidade da correção do fator de potência g Conjugados requeridos g Efeito da inércia da carga g Necessidade ou não de regulação de velocidade g Exposição da máquina em ambientes úmidos poluídos eou agressivos Equivalências dos Planos de Pintura WEG x ISO 12944 Planos de pintura Nomenclatura WEG Classificação da corrosividade do ambiente ISO 129442 Ambiente Interno Externo Durabilidade estimada anos Espessura total µm ISO 12944 Exemplos considerando ambientes com clima tipicamente temperado 7 7 a 15 15 a 25 25 203A C2 Interno Externo L 60 115 Atmosferas com baixo nível de poluição Na maioria áreas rurais Ambientes frios onde podem ocorrer condensação Ex depósitos salas esportivas 207A C2 Interno Externo L 60 115 207N C2 Interno Externo H 80 120 205E C4 Interno L 140 225 Atmosferas urbanas ou industriais poluição moderada com dióxido de enxofre Área litorânea com baixa salinidade Salas de produção com alta umidade e poluição no ar Ex alimentos lavanderias cerveja 205P C4 Interno Externo L 110 183 202P C4 Interno Externo M 170 265 202E C4 Interno M 200 307 214P C4 Interno Externo M 140 196 211P C5 I e M Interno Externo M 170 238 C5I Área industrial com elevada umidade e atmosfera agressiva Edifícios ou áreas que podem ocorrer condensação e alta poluição C5M Área litorânea e offshore com elevada salinidade Edifícios ou áreas que podem ocorrer condensação e alta poluição CX Área offshore com elevada salinidade e áreas industriais com umidade extrema e atmosfera agressiva e atmosferas tropicais e subtropicais Áreas industriais com humidade extrema e atmosferas agressivas 211E C5 I e M Interno M 200 280 212P CX C5 I e M Interno Externo VH 320 450 212E C5 I e M Interno H 350 490 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 56 b Conjugado de aceleração Conjugado necessário para acelerar a carga à velocidade nominal O conjugado do motor deve ser sempre maior que o conjugado de carga em todos os pontos entre zero e a rotação nominal No ponto de interseção das duas curvas o conjugado de acelereção é nulo ou seja é atingido o ponto de equilíbrio a partir do qual a velocidade permanece constante Este ponto de intersecção entre as duas curvas deve corresponder a velocidade nominal a Incorreto b Correto Onde Cmáx conjugado máximo Cp conjugado de partida Cr conjugado resistente ns rotação síncrona n rotação nominal O conjugado de aceleração assume valores bastante diferentes na fase de partida O conjugado médio de acelereção Ca obtémse a partir da diferença entre o conjugado do motor e o conjugado resistente da carga c Conjugado nominal Conjugado nominal necessário para mover a carga em condições de funcionamento à velocidade específica O conjugado requerido para funcionamento normal de uma máquina pode ser constante ou varia entre amplos limites Para conjugados variáveis o conjugado máximo deve ser suficiente para suportar picos momentâneos de carga As características de funcionamento de uma máquina quanto ao conjugado podem dividirse em três classes g Conjugado constante Nas máquinas deste tipo o conjugado permanece constante durante a variação da velocidade e a potência aumenta proporcionalmente com a velocidade Conjugado requerido pela máquina Potência requerida pela máquina O motor assíncrono de gaiola é o mais empregado em qualquer aplicação industrial devido à sua construção robusta e simples além de ser a solução mais econômica tanto em termos de motores como de comando e proteção O meio mais adequado na atualidade para reduzir os gastos de energia é usar motores WEG da linha IR3 Premium e IR4 Super Premium Está comprovado por testes que estes motores especiais têm até 30 a menos de perdas o que significa uma real economia Estes motores são projetados e construídos com a mais alta tecnologia com o objetivo de reduzir perdas e incrementar o rendimento Isto proporciona baixo consumo de energia e menor despesa São os mais adequados nas aplicações com variação de tensão São testados de acordo com as normas NBR 5383 e IEC 600341 e seus valores de rendimento certificados e estampados na placa de identificação do motor A técnica de ensaio é o método B da IEEE STD 112 Os valores de rendimento são obtidos através do método de separação de perdas de acordo com as normas NBR 5383 e IEC 600341 Os motores IR3 Premium são padronizados conforme as normas IEC mantendo a relação potênciacarcaça sendo portanto intercambiáveis com todos os motores normalizados existentes no mercado Na seleção correta dos motores é importante considerar as características técnicas de aplicação e as características de carga meio ambiente e alimentação no que se refere a aspectos mecânicos para calcular a Conjugado de partida Conjugado requerido para vencer a inércia estática da máquina e produzir movimento Para que uma carga partindo da velocidade zero atinja a sua velocidade nominal é necessário que o conjugado do motor seja sempre superior ao conjugado da carga Tipo Motor de indução de gaiola Motor de indução de anéis Corrente de partida Alta Baixa Conjugado de partida Baixo Alto Corrente de partida corrente nominal Alta Baixa Conjugado máximo 160 do conjugado nominal 160 do conjugado nominal Rendimento Alto Alto Equipamento de partida Simples para partida direta Relativamente simples Equipamento de proteção Simples Simples Espaço requerido Pequeno Reostato requer um espaço grande Manutenção Pequena Nos anéis e escovas frequente Custo Baixo Alto Tabela 111 Comparação entre diferentes tipos de máquinas Figura 111 Seleção de motor considerando o conjugado resistente da carga Figura 112 C Conjugado resistente constante P Potência proporcional à velocidade n wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 57 Figura 113 Tipos de carga Conjugado requerido Característica da carga Tipo de motor usado Partida Máximo Bombas centrífugas ventiladores furadeiras compressores retificadoras trituradores Entre 1 e 15 vezes o conjugado nominal Valores máximos entre 220 e 250 do nominal g Condições de partidas fáceis tais como engrenagens intermediárias baixa inércia ou uso de acoplamentos especiais simplificam a partida g Máquinas centrífugas tais como bombas onde o conjugado aumenta ao quadrado da velocidade até um máximo conseguido na velocidade nominal g Na velocidade nominal pode estar sujeita a pequenas sobrecargas g Conjugado normal g Corrente de partida normal g Categoria N Bombas alternativas compressores carregadores alimentadores laminadores de barras Entre 2 e 3 vezes o conjugado nominal Não maior que 2 vezes o conjugado nominal g Conjugado de partida alto para vencer a elevada inércia contra pressão atrito de parada rigidez nos processos de materiais ou condições mecânicas similares g Durante a aceleração o conjugado exigido cai para o valor do conjugado nominal g É desaconselhável sujeitar o motor à sobrecargas durante a velocidade nominal g Conjugado de partida alto g Corrente de partida normal g Categoria N Prensas puncionadoras guindastes pontes rolantes elevadores de talha tesouras mecânicas bombas de óleo para poços 3 vezes o conjugado nominal Requer 2 a 3 vezes o conjugado nominal São consideradas perdas durante os picos de carga g Cargas intermitentes as quais requerem conjugado de partida alto ou baixo g Requerem partidas frequentes paradas e reversões g Máquinas acionadas tais como prensas puncionadoras que podem usar volantes para suportar os picos de potência g Pequena regulagem é conveniente para amenizar os picos de potências e reduzir os esforços mecânicos no equipamento acionado g A alimentação precisa ser protegida dos picos de potências resultantes das flutuações de carga g Conjugado de partida alto g Corrente de partida normal g Alto escorregamento g Categoria D Ventiladores máquinasferramentas Algumas vezes precisase somente de parte do conjugado nominal e outros muitas vezes o conjugado nominal 1 ou 2 vezes o conjugado nominal em cada velocidade g Duas três ou quatro velocidades fixas são suficientes g Não é necessário o ajuste de velocidade g O conjugado de partida pode ser pequeno ventiladores ou alto transportadores g As características de funcionamento em várias velocidades podem variar entre potência constante conjugado constante ou de conjugado variável g Máquinas de cortar metal tem potência constante g Cargas de atrito são típicas de conjugado constante g Ventiladores são de conjugado variável g Conjugado normal ou alto velocidades múltiplas 111 Seleção do Tipo de Motor para Diferentes Cargas Tabela 112 Características para diferentes cargas g Conjugado variável Encontramse casos de conjugado variável nas bombas e nos ventiladores Figura 114 C Conjugado resistente proporcional à velocidade ao quadrado n2 P Potência proporcional à velocidade ao cubo n3 g Potência constante As aplicações de potência constante requerem uma potência igual à nominal para qualquer velocidade C Conjugado resistente inversamente proporcional à velocidade P Potência constante wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 58 LEI DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA REFERENTE AOS RENDIMENTOS MÍNIMOS DE MOTORES ELÉTRICOS W22 IR3 Premium Atende os níveis de rendimento exigidos pela Portaria Interministerial nº 01 W22 IR4 Super Premium Motor de indução de altíssima eficiência maior rendimento encontrado no mercado Supera os níveis de eficiência requeridos pela Portaria Interministerial nº 01 Dispõe sobre a regulamentação específica que define os níveis mínimos de eficiência energética de motores elétricos trifásicos de indução rotor de gaiola de esquilo de fabricação nacional ou importados para comercialização ou uso no Brasil Neste decreto estão definidos os critérios de rendimento não só para os motores mas também para as máquinas e equipamentos importados que tem algum motor elétrico acoplado O decreto na íntegra encontrase no site wwwwegneteficienciaenergetica 112 Níveis de Rendimentos Exigidos no Brasil Tabela 113 Consumo de energia elétrica no Brasil Industrial 359 169549 GWh Residencial 288 136022 GWh Comercial 188 88815 GWh Outros 165 77856 GWh TOTAL 100 472242 GWh 1121 O Programa de Eficiência Energética no País O assunto eficiência energética começou a ser discutido nos EUA após a crise energética na década de 70 No Brasil o governo começou a trabalhar no assunto após o famoso apagão de 2001 Desde então foram criados mecanismos para que todos os fabricantes de produtos eletroeletrônicos pudessem contribuir para a diminuição do consumo de energia elétrica O governo aprovou leis que obrigavam diversos fabricantes de máquinas e equipamentos a projetarem produtos mais eficientes De acordo com dados da EPE Empresa de Pesquisa Energética a estrutura do consumo de energia elétrica no Brasil em 2018 se organiza conforme Tabela 113 Níveis mínimos de rendimento Em 2001 o governo estabeleceu através da Lei 10295 os níveis mínimos de eficiência energética para máquinas e equipamentos consumidores de energia No caso dos motores elétricos existiam duas referências para rendimentos padrão e alto rendimento Em 2005 o governo aprovou a portaria 553 que estabeleceu a partir de 2010 uma nova referência de rendimento mínimo bem parecido com o alto rendimento nível IR2 Em 2017 a Portaria Interministerial N 1 estabeleceu os níveis mínimos de eficiência energética a serem atendidos pelos Motores Elétricos Trifásicos de Indução Rotor Gaiola de Esquilo em IR3 válido para todos os motores comercializados sejam novos ou usados a partir de agosto de 2019 Desta forma fabricantes de máquinas e consumidores finais automaticamente contribuem para a melhoria de eficiência energética ao adquirirem motores adequados aos novos níveis de rendimento mínimos estabelecidos 1122 Motores IR3 Premium e IR4 Super Premium WEG Conforme mostrado no tópico 126 em todos os motores elétricos a potência elétrica absorvida é sempre maior que a potência mecânica disponível na ponta de eixo ou seja a potência consumida na rede elétrica é sempre maior que a potência do motor Essa diferença devese às diversas perdas que o motor possui pois se trata de um conversor eletromecânico O rendimento está relacionado a essas perdas inerentes ao funcionamento do próprio motor Quanto maior o rendimento do motor menores são estas perdas De maneira mais fácil quanto maior o rendimento do motor menor será o gasto com energia Os motores IR3 Premium e IR4 Super Premium foram desenvolvidos para proporcionar um menor consumo de energia elétrica da rede devido ao seu elevado rendimento Construtivamente estes motores possuem as seguintes características g Chapas magnéticas de melhor qualidade g Maior volume de material condutor que reduz a temperatura de operação g Rotores tratados termicamente reduzindo perdas rotóricas g Altos fatores de enchimento das ranhuras que promovem melhor dissipação do calor gerado g Projeto das ranhuras do motor otimizado para incrementar o rendimento As linhas IR3 Premium e IR4 Super Premium são intercambiáveis com as linhas anteriores quanto a potêncianúmero de polos e tamanho de carcaça facilitando a trocareposição de motores em operação Alguns motores das linhas IR3 Premium e IR4 Super Premium podem apresentar comprimentos maiores Porque usar motores IR4 Super Premium Várias são as vantagens dos motores IR4 Super Premium mas vamos destacar algumas delas a Possui todas as vantagens da plataforma W22 fator de serviço de 125 Produto inovador com maior reserva de potência para eventuais sobrecargas b Vida útil prolongada O projeto da plataforma W22 permite trabalhar durante um período maior c Possui o maior rendimento do mercado Produto que reduz consideravelmente a conta de energia d Possui o menor custo operacional do mercado As características da plataforma W22 aliadas ao maior rendimento reduzem os custos envolvendo manutenção e energia elétrica e Produto sustentável Por consumir menos energia ele ajuda a diminuir o impacto ambiental A Tabela 113 mostra que o setor industrial é responsável por mais de um terço de todo consumo de energia no país Os motores elétricos são responsáveis por aproximadamente 68 deste consumo Isso significa que aproximadamente 27 de toda energia elétrica consumida no país provém do consumo de motores elétricos industriais o que os torna um foco fundamental para ações de eficiência energética wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 59 113 Aplicação de Motores de Indução Alimentados por Inversores de Frequência O acionamento de motores elétricos de indução por meio de inversores de frequência denominados também conversores estáticos de frequência é uma solução amplamente utilizada na indústria e que se constitui atualmente no método mais eficiente para o controle de velocidade dos motores de indução Tais aplicações fornecem uma série de benefícios comparadas a outros métodos de variação de velocidade Estas porém dependem de um dimensionamento adequado para que possam ser efetivamente vantajosas na comparação entre eficiência energética e custos Dentre os muitos benefícios estão a redução de custos o controle à distância a versatilidade o aumento de qualidade de produtividade e a melhor utilização da energia 1131 Aspectos Normativos Com o grande avanço verificado nas aplicações de motores elétricos com inversores de frequência tornase cada vez maior a necessidade de se elaborar e adotar normas que padronizem os procedimentos de avaliação desses acionamentos Ainda não existe uma norma nacional que estabeleça critérios para o uso de conversores eletrônicos no acionamento de máquinas CA No entanto as principais normas internacionais que abordam o assunto são g IEC 6003417 Rotating Electrical Machines Part 17 Cage induction motors when fed from converters application guide g IEC 6003425 Rotating Electrical Machines Part 25 Guide for the design and performance of cage induction motors specifically designed for converter supply g NEMA MG1 Part 30 Application considerations for constant speed motors used on a sinusoidal bus with harmonic content and general purpose motors usrd with adjustablevoltage or adjustablefrequency controls or both g NEMA MG1 Part 31 Definite purpose inverterfed polyphase motor 1132 Variação da Velocidade do Motor por Meio de Inversores de Frequência A relação entre a rotação a frequência de alimentação o número de polos e o escorregamento de um motor de indução obedece a seguinte equação 120 f1 1 s n p onde n rotação rpm f frequência da rede Hz p número de polos s escorregamento A análise da fórmula mostra que a melhor maneira de se variar a velocidade de um motor de indução é por meio da variação da frequência de alimentação Os inversores de frequência transformam a tensão da rede de amplitude e frequência constantes em uma tensão de amplitude e frequência variáveis Variandose a frequência da tensão de alimentação variase também a velocidade do campo girante e consequentemente a velocidade mecânica do motor Dessa forma o inversor atua como uma fonte de frequência variável para o motor Pela teoria do motor de indução o torque eletromagnético desenvolvido obedece à seguinte equação T K1 Φm I2 E desprezandose a queda de tensão na impedância do enrolamento estatórico o seu fluxo magnetizante vale V1 Φm K2 f1 onde T torque ou conjugado disponível na ponta de eixo Nm Φm fluxo de magnetização Wb I2 corrente rotórica A depende da carga V1 tensão estatórica V k1 e k2 constantes dependem do material e do projeto 1123 W22 Magnet Drive System O W22 Magnet Drive System é um conjunto composto por um motor de corrente alternada trifásico síncrono com rotor de ímãs permanentes e por um inversor de frequência Os motores W22 Magnet estão disponíveis nas versões IR4 Super Premium e IR5 Ultra Premium os maiores níveis de rendimentos da atualidade A utilização de ímãs permanentes elimina as perdas Joule no rotor obtendo assim níveis de rendimento mais elevados Com a eliminação dessas perdas o motor trabalha com temperatura reduzida proporcionando assim a redução do tamanho da carcaça e aumento da vida útil do motor A utilização do inversor de frequência possibilita controle contínuo da velocidade do motor Fornece torque constante em toda a sua faixa de rotação inclusive em 0 rpm sem a necessidade de ventilação forçada em baixas frequências Devido à forma construtiva do rotor à tecnologia do processo de balanceamento utilizado e à redução de carcaça os motores W22 Magnet apresentam baixos níveis de vibração e ruído quando comparados com motores de indução da mesma potência Os motores W22 Magnet são acionados somente através de uma linha de inversores de frequência CFW11 desenvolvida com software específico para esta função Figura 115 wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 60 Assim acima da frequência base de operação caracterizase a região de enfraquecimento de campo na qual o fluxo diminui provocando redução de torque O torque fornecido pelo motor portanto é constante até a frequência base de operação decrescendo gradativamente nas frequências de operação acima desta Figura 117 fb Tb No entanto para que o motor possa trabalhar em uma faixa de velocidades não basta variar a frequência de alimentação Devese variar também a amplitude da tensão de alimentação de maneira proporcional à variação de frequência Assim o fluxo e por conseguinte o torque eletromagnético do motor permanecem constantes enquanto o escorregamento é mantido Dessa forma basicamente a variação da relação Vf é linear até a frequência base nominal de operação do motor Acima dessa a tensão que é igual à nominal do motor permanece constante e há apenas a variação da frequência estatórica Como a potência é o resultado do produto do torque pela rotação a potência útil do motor cresce linearmente até a frequência base e permanece constante acima desta Potência Pb Figura 118 1133 Características dos Inversores de Frequência A obtenção da tensão e frequência desejadas por meio dos inversores frequência passa basicamente por três estágios g Ponte de diodos Retificação transformação CA CC da tensão proveniente da rede de alimentação g Filtro ou Link CC Alisamentoregulação da tensão retificada com armazenamento de energia por meio de um banco de capacitores g Transistores IGBT Inversão transformação CC CA da tensão do link CC por meio de técnicas de modulação por largura de pulso PWM Este tipo de modulação permite a variação da tensãofrequência de saída pela ação de transistores chaves eletrônicas sem afetar a tensão do link CC Figura 119 Conversor Indireto de Frequência 11331 Modos de Controle Basicamente existem dois tipos de controle dos inversores eletrônicos o escalar e o vetorial O controle escalar baseiase no conceito original do inversor de frequência impõe no motor uma determinada relação tensãofrequência visando manter o fluxo magnético do motor aproximadamente constante Aplicável quando não há necessidade de respostas rápidas a comandos de torque e velocidade esse modo de controle é particularmente interessante quando há conexão de múltiplos motores a um único inversor O controle é realizado em malha aberta e a precisão da velocidade é função do escorregamento do motor o qual varia com a carga Para melhorar o desempenho do motor nas baixas velocidades alguns inversores possuem funções especiais como a compensação de escorregamento que atenua a variação da velocidade em função da carga e o boost de tensão aumento da relação Vf para compensar o efeito da queda de tensão na resistência estatórica e manter a capacidade Tensão Vb fb Figura 116 Retificador Conversor Indireto de Frequencia Filtro Inversor Inpput Output Variable voltage and frequency 50 60 Hz 1 Φ ou 3 Φ ca cc ca Motor 3Φ Vrede VPWM VDC 135 Vrede ou 141 Vrede Imotor fb Tensão e frequência variáveis Saída Entrada Conversor Indireto de Frequência wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 61 Forma de onda típica de tensão na entrada de um inversor PWM de 6 pulsos frequência da rede 50 Hz ou 60 Hz Forma de onda típica de corrente na entrada de um inversor PWM de 6 pulsos onde Ah valores eficazes das componentes harmônicas A1 valor eficaz da componente fundamental h ordem da harmônica A norma IEEE Std512 recomenda valores máximos para as harmônicas de corrente geradas por um equipamento elétrico A maioria dos fabricantes de inversores atuais toma precauções no projeto dos seus equipamentos para garantirem que os limites de THD estabelecidos por essa norma sejam respeitados 1134 Influência do Inversor no Desempenho do Motor O motor de indução acionado por inversor PWM está sujeito a harmônicas que podem acarretar aumento de perdas e temperatura assim como dos níveis de vibração e ruído em comparação com a condição de alimentação senoidal A influência do inversor sobre o motor depende de uma série de fatores relacionados com o controle tais como a frequência de chaveamento a largura efetiva e o número de pulsos dentre outros Forma de onda típica de corrente nos terminais do motor alimentado com tensão PWM Figura 1110 THD 2 A h A 1 h2 de torque do motor em baixas rotações Esse controle é o mais utilizado devido à sua simplicidade e devido ao fato de que a grande maioria das aplicações não requer alta precisão eou rapidez no controle da velocidade O controle vetorial possibilita atingir um elevado grau de precisão e rapidez no controle do torque e da velocidade do motor O controle decompõe a corrente do motor em dois vetores um que produz o fluxo magnetizante e outro que produz torque regulando separadamente o torque e o fluxo O controle vetorial pode ser realizado em malha aberta sensorless ou em malha fechada com realimentação g Com sensor de velocidade requer a instalação de um sensor de velocidade por exemplo um encoder incremental no motor Esse tipo de controle permite a maior precisão possível no controle da velocidade e do torque inclusive em rotação zero g Sensorless tem a vantagem de ser mais simples do que o controle com sensor porém apresenta limitações de torque principalmente em baixíssimas rotações Em velocidades maiores é praticamente tão bom quanto o controle vetorial com realimentação 11332 Harmônicas O sistema motor inversor é visto pela fonte de alimentação como uma carga não linear cuja corrente possui harmônicas De forma geral considerase que o retificador produz harmônicas características de ordem h np1 no lado CA assim no caso da ponte retificadora com 6 diodos 6 pulsos as principais harmônicas geradas são a a 5a e a 7a cujas amplitudes podem variar de 10 a 40 da fundamental dependendo da impedância de rede Já para retificadores de 12 pulsos 12 diodos as harmônicas mais expressivas são a 11ª e a 13ª As harmônicas superiores geralmente possuem menor amplitude e são mais fáceis de filtrar A maioria dos inversores de baixa tensão comerciais entretanto são de 6 pulsos O parâmetro que quantifica o distúrbio causado pelas harmônicas na rede de alimentação é o THD Distorção Harmônica Total o qual é geralmente fornecido pelo fabricante do inversor e definido como Típica forma de onda de tensão PWM na saída do inversor Figura 1111 Basicamente para reduzir as harmônicas geradas por um inversor de frequência PWM existem as seguintes soluções instalação de filtros de saída reatâncias de carga filtros dV dt filtros senoidais etc utilização de inversor com maior número de níveis topologias mais sofisticadas melhoria na qualidade da modulação PWM aprimoramento do padrão de pulsos e aumento da frequência de chaveamento Além disso quando da alimentação do motor por inversor podem aparecer outros efeitos que não se devem especificamente às harmônicas mas que são também relevantes e não devem ser desprezados tais como o stress do sistema de isolamento e a circulação de corrente pelos mancais wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 62 Considerações em relação ao rendimento A falta de uma norma que especifique o procedimento de ensaio para avaliação do rendimento do sistema inversor motor permite que o ensaio seja realizado de diferentes maneiras Portanto os resultados obtidos não devem influenciar na aceitação ou não do motor exceto mediante acordo entre fabricante e comprador conforme colocam as normas internacionais A experiência mostra porém que de maneira geral as seguintes observações são válidas g O motor de indução quando alimentado por um inversor de frequência PWM tem seu rendimento diminuído em relação a um motor alimentado por tensão puramente senoidal devido ao aumento nas perdas ocasionado pelas harmônicas g Em aplicações de motores com inversores deve ser avaliado o rendimento do sistema inversor motor e não apenas do motor g Devem ser consideradas as características do inversor e do motor tais como frequência de operação frequência de chaveamento condição de carga e potência do motor taxa de distorção harmônica do sinal fornecido pelo inversor etc g Instrumentos especiais capazes de medir o valor eficaz verdadeiro true RMS das grandezas elétricas devem ser utilizados g O aumento da frequência de chaveamento tende a diminuir o rendimento do inversor e aumentar o rendimento do motor Influência do inversor na elevação de temperatura do motor O motor de indução pode apresentar uma elevação de temperatura maior quando alimentado por inversor do que quando alimentado com tensão senoidal Essa sobrelevação de temperatura é decorrente do aumento das perdas do motor em função das componentes harmônicas do sinal PWM aliada à redução da ventilação quando da operação do motor autoventilado em baixas frequências Basicamente existem as seguintes soluções para evitar o sobreaquecimento do motor g Redução do torque nominal sobredimensionamento do motor g Utilização de sistema de ventilação independente g Utilização do fluxo ótimo solução exclusiva WEG Critérios de redução de torque derating Para manter a temperatura dos motores de indução WEG dentro de níveis aceitáveis quando alimentados por inversor de frequência devem ser obedecidos os limites de carga apresentados nas Figuras 1113 e 1114 Nota motores para áreas classificadas devem ser avaliados caso a caso e a WEG deve ser consultada A incorporação da solução obtida nos inversores CFW09 e CFW11 permite que haja uma contínua minimização das perdas do motor ao longo de toda a faixa de operação a qual é realizada automaticamente pelo inversor Importante Essa solução não deve ser utilizada com cargas de torque variável ou acima da frequência base e só é possível quando g Os motores das linhas IR3 Premium e IR4 Super Premium atendem ao nível IE3 ou acima g O motor é alimentado por inversor de frequência WEG CFW11 ou CFW09 versão 240 ou acima g É utilizado controle vetorial sensorless Figura 1112 Condição de fluxo constante Os inversores de frequência modernos utilizam transistores de potência normalmente IGBTs cujos chaveamentos ocorrem em velocidades muito elevadas em frequências da ordem de kHz Para atingirem tais chaveamentos os transistores possuem tempos de início de condução e bloqueio muito rápidos que resultam em pulsos de tensão com elevado dVdt taxa de variação da tensão no tempo Quando esses inversores são utilizados em conjunto com um motor de indução os pulsos em combinação com as impedâncias do cabo e do motor podem gerar nos terminais do motor sobretensões overshoots repetitivas que reduzem a vida útil do sistema isolante Os overshoots afetam especialmente o isolamento entre espiras de enrolamentos randômicos e seu valor é determinado basicamente pelos seguintes fatores tempo de subida rise time do pulso de tensão comprimento do cabo mínimo tempo entre pulsos frequência de chaveamento e o uso de múltiplos motores Figura 1113 Condição de fluxo ótimo Fluxo Ótimo A solução fluxo ótimo foi desenvolvida com o objetivo de tornar os motores WEG aptos a operarem em baixas velocidades com torque constante mantendo sua temperatura dentro dos limites da classe térmica sem a necessidade de ventilação forçada ou sobredimensionamento da carcaça O estudo da composição das perdas nos motores elétricos e da sua relação com a frequência o fluxo a corrente e a variação de velocidade permitiu a determinação de um valor ótimo de fluxo para cada rotação wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 63 O fenômeno da tensãocorrente induzida no eixo provém fundamentalmente de desequilíbrios existentes no circuito magnético dos motores Causas usuais desse problema que acomete principalmente máquinas grandes são excentricidades e outras imperfeições decorrentes do processo de fabricação Com o advento dos inversores PWM porém o problema foi agravado passando a ocorrer também em máquinas de potências menores pois os motores passaram a ser alimentados por formas de ondas desequilibradas e que possuem componentes de alta frequência Assim as causas de tensão induzida no eixo devido aos inversores de frequência somamse àquelas intrínsecas ao motor e que também provocam a circulação de corrente pelos mancais A maior causa de correntes pelos mancais quando o motor é acionado por um inversor PWM é devido às tensões de modo comum A alta frequência da tensão modo comum produzida pelo inversor faz com que as reatâncias capacitivas dentro do motor fiquem baixas permitindo que a corrente atravesse o acoplamento formado pelo rotor eixo e mancal em direção à terra Tensão modo comum e circuito equivalente do motor para as altas frequências Diferentemente da tensão trifásica senoidal a tensão trifásica PWM não é equilibrada ou seja a soma vetorial instantânea das tensões nas três fases na saída de um inversor de frequência não é igual a zero mas igual a um potencial elétrico de alta frequência Correntes de modo comum podem resultar dessa tensão modo comum de alta frequência e havendo capacitâncias do motor para a terra a corrente tenderá a fluir para a terra atravessando rotor eixo e mancal para a tampa aterrada Os caminhos percorridos pelas correntes de modo comum podem ser observados no modelo do circuito equivalente do motor para altas frequências no qual os mancais são representados por capacitâncias Em altas velocidades não há contato entre o rotor e a pista externa do rolamento aterrada devido à distribuição plana do filme de graxa Tensão nominal do motor Tensão de pico nos terminais do motor fasefase dVdt nos terminais do motor fasefase Rise Time Tempo mínimo entre pulsos VNOM 460 V 1600 V 5200 Vµs 01 µs 6 µs 460 V VNOM 575 V 2000 V 6500 Vµs 575 V VNOM 1000 V 2400 V 7800 Vµs Definição conforme a norma NEMA MG1 Part 30 Tabela 114 Critérios de isolamento Na utilização de motores de indução trifásicos de baixa tensão WEG com inversores devem ser obedecidos os critérios definidos na Tabela 114 Se alguma das condições apresentadas na Tabela 114 não for satisfeita deve ser instalado filtro entre o inversor e o motor Nota motores para áreas classificadas devem ser avaliados caso a caso e a WEG deve ser consultada O potencial do rotor pode então aumentar com relação à terra até atingir um nível capaz de romper o filme de graxa quando ocorre faiscamento e a corrente de descarga flui através dos rolamentos Essa corrente tem natureza aleatória e é denominada componente de descarga capacitiva Essas descargas dão origem a pequenos furos que começam a se sobrepor e caso haja correntes de descarga por longo tempo sulcos crateras serão formados A erosão acarreta redução da vida útil dos rolamentos e pode provocar falha da máquina A outra componente de corrente que circula permanentemente pela espira característica formada por eixo mancais e carcaça é denominada componente de condução Circuito equivalente para alta frequência onde Cer capacitor formado entre o enrolamento estatórico e as chapas do rotor Crc capacitor formado entre as chapas do rotor e do estator Cec capacitor formado entre enrolamento estatórico e carcaça Cmdmt capacitância do mancal dianteirotraseiro formada entre a pista de rolagem do anel internoexterno e as esferas metálicas ICM corrente total de modo comum Ier corrente de descarga capacitiva do estator para o rotor Ic corrente de descarga capacitiva pelos mancais Figura 1114 Corrente de descarga capacitiva Figura 1116 Capacitância do motor wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 64 Os motores de indução possuem basicamente três fontes de ruído o sistema de ventilação os rolamentos e a interação entre ondas eletromagnéticas Quando os rolamentos estão em bom estado o ruído gerado por eles é praticamente desprezível comparado com o ruído gerado pelas outras fontes Motores alimentados com tensão senoidal principalmente aqueles de número de polos mais baixos rotações mais elevadas têm no sistema de ventilação a sua principal fonte de ruído Já nos motores de número de polos maiores e rotações menores frequentemente predomina o ruído de origem eletromagnética Por outro lado em acionamentos de velocidade variável especialmente nas baixas frequências de operação nas quais o ruído devido à ventilação diminui o ruído eletromagnético pode ser a maior fonte de ruído para motores de quaisquer número de polos devido ao conteúdo harmônico da tensão Critérios de ruído Resultados de ensaios laboratoriais medições de 4 pontos efetuadas em câmara acústica semianecóica com o inversor colocado fora da câmara realizados com vários motores e inversores WEG utilizando diversas frequências de chaveamento têm mostrado que os motores de indução trifásicos WEG quando alimentados por inversores de frequência PWM e operando na frequência nominal tipicamente 50 ou 60 Hz apresentam no máximo 11 dBA de acréscimo no seu nível de pressão sonora global Notas g O aumento da frequência de chaveamento tende a reduzir o ruído de origem eletromagnética produzido pelo motor g Os critérios de ruído acima valem apenas para motores de carcaças 355 Linha W22 Tamanho da Carcaça IEC Padrão Opcional 225 mod 315 g Sem proteção g Mancal traseiro isolado g Mancal dianteiro isolado g Sistema de aterramento de escovas entre a carcaça e o eixo no lado não acionado 315 e 355 g Mancal traseiro isolado g Sistema de aterramento de escovas entre a carcaça e o eixo no lado acionado g Ambos os mancais isolados Tabela 115 Proteção dos mancais 12 Informações Ambientais 121 Embalagem Os motores elétricos são fornecidos em embalagens de papelão plástico aço ou madeira Estes materiais são recicláveis ou reutilizáveis Toda a madeira utilizada nas embalagens dos motores WEG provém de reflorestamento 122 Produto Os motores elétricos sob aspecto construtivo são fabricados essencialmente com metais ferrosos aço ferro fundido metais não ferrosos cobre alumínio e plástico O motor elétrico de maneira geral é um produto que possui vida útil longa porém quando de seu descarte a WEG recomenda que os materiais da embalagem e do produto sejam devidamente separados e encaminhados para reciclagem Os materiais não recicláveis deverão como determina a legislação ambiental ser dispostos de forma adequada ou seja em aterros industriais coprocessados em fornos de cimento ou incinerados Os prestadores de serviços de reciclagem disposição em aterro industrial coprocessamento ou incineração de resíduos deverão estar devidamente licenciados pelo órgão ambiental de cada estado para realizar estas atividades Tabela 131 Ensaios NA Não Aplicável 13 Ensaios A finalidade deste capítulo é definir os ensaios que podem ser realizados por solicitação de clientes com ou sem presença de inspetor São agrupados em ENSAIOS DE ROTINA TIPO e ESPECIAL conforme definidos pelas normas ABNT NBR 17094 e IEC 600341 Para a realização destes ensaios deve ser seguida a NBR5383 que define os procedimentos a serem seguidos para a execução dos ensaios Outros ensaios não citados podem ser realizados pelo fabricante desde que exista um acordo entre as partes interessadas Listas de Testes Item nº Descrição Ensaio de Rotina Ensaio de Tipo Ensaio Especial Conforme norma 1 Resistência do enrolamento a frio X X NBR 53831 2 Ensaio de rotor bloqueado X X NBR 53831 3 Ensaio de elevação de temperatura NA X NBR 53831 4 Ensaio em carga NA X NBR 53831 5 Ensaio de conjugado máximo NA X NBR 53831 6 Ensaio em vazio X X NBR 53831 7 Ensaio de vibração NA NA X NBRIEC 6003414 8 Nivel de ruído NA NA X NBRIEC 600349 9 Ensaio de tensão aplicada dielétrico X X NBR 53831 10 Ensaio de resistência de isolamento X X NBR 53831 11 Índice de polarização NA NA X NBR 53831 12 Curva conjugado x rpm NA NA X NBR 53831 13 Sobrevelocidade NA NA X NBR 53831 14 Tensão no eixo NA NA X NBR 53831 15 Resistência de isolamento dos mancais NA NA X NBR 53831 16 Excesso de conjugado momentâneo NA NA X NBR 170941 17 Sobrecorrente ocasional NA NA X NBR 170941 Critérios de proteção dos mancais Quando há utilização de motores de indução trifásicos de baixa tensão WEG com inversores de frequência devem ser obedecidos os critérios para a proteção dos mancais apresentados a seguir Nota motores para áreas classificadas devem ser avaliados individualmente consultar a WEG LEIA MAIS Informações mais detalhadas sobre aplicações de motores de indução alimentados por inversores de frequência podem ser encontradas no Guia Técnico Motores de Indução Alimentados por Inversores de Frequência PWM disponível para download em wwwwegnet wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 65 131 Motores Alimentados por Inversores de Frequência Quando o motor for alimentado por inversor os testes são realizados com alimentação senoidal com exceção do ensaio de elevação de temperatura que pode ser realizado com alimentação PWM quando solicitado 14 Anexos Tabela 141 Grandezas Nomes Unidades Aceleração metro por segundo ao quadrado ms² Aceleração angular radiano por segundo ao quadrado rads² Ângulo plano radiano rad Ângulo sólido esferorradiano sr Área metro quadrado m² Calor específico Joule por quilograma e por Kelvin JkgK Capacitância Farad F Vazão metro cúbico por segundo m³s Condutância Siemens S Condutividade térmica Watt por metro e por Kelvin WmK Condutividade elétrica Siemens por metro Sm Densidade de fluxo de energia Watt por metro quadrado Wm² Dose absorvida Joule por quilograma Jkg Energia Joule J Entropia Joule por Kelvin JK Fluxo de massa quilograma por segundo Kgs Fluxo magnético Weber Wb Frequência Hertz Hz Força Newton N Gradiente de temperatura Kelvin por metro Km Impulsão Newtonsegundo Ns Indução magnética Tesla T Indutância Henri H Intensidade de campo elétrico Volt por metro Vm Intensidade de campo magnético Ampere por metro Am Intensidade luminosa candela cd Intensidade de corrente Ampere A Intervalo de frequências oitava Comprimento metro m Massa quilograma Kg Massa específica quilograma por metro cúbico Kgm³ Momento de força Newtonmetro Nm Momento cinético quilogramametro quadrado segundo Kgm²s Momento de inércia quilogramametro quadrado Kgm² Potência Watt W Pressão Newton por metro quadrado Nm² Relutância Ampere por Weber AWb Resistência elétrica Ohm Ω Resistividade de massa Ohmquilograma por metro quadrado Ωkgm² Resistividade Ohmmetro Ωm Temperatura termodinâmica Kelvin K Tensão elétrica Volt V Tensão superficial Newton por metro Nm Tempo segundo s Velocidade angular radiano por segundo rads Velocidade metro por segundo ms Viscosidade dinâmica Newtonsegundo por metro quadrado Nsm² Viscosidade cinemática metro quadrado por segundo m²s Volume metro cúbico m³ 141 Sistema Internacional de Unidades SI wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 66 142 Conversão de Unidades De Multiplicar por Para obter Aceleração Metro por segundo ao quadrado ms² 1000 Milímetrosegundo² mms² 100 Centímetrosegundo² cms² 3280853 Péssegundo² fts² 223694 Milhahora segundo mihs Aceleração angular Rradiano por segundo² rads² 5729577951 Graus por segundo quadrado s² Radianosegundo² rads² 0159154943 Revolução por segundo quadrado s² Ângulo plano Radiano rad 572958 Grau trigonométrico 3437748 Minuto 206264900 Segundo 01591551 rpm Área Metro² m² 0001482626 Acre ac 60000 Centímetro quadrado cm² 6458346 Pés quadrados ft² 00006 Hectare ha 9300019 Polegadas quadradas in² 6x1006 Quilometro quadrado km² 232x1006 Milha quadrada mi² 6000000 Milímetro quadrado mm² 717594 Jarda quadrado yd² Calor específico Joule por quilograma e por Kelvin JkgK 0000238846 Caloria ITGramaGraus Celsius calgC 0101971621 Quilogramaforça metroQuilogramKelvin kgfmkgK 0185862535 Libraforça péLibraRankine lbfftlbR 0000238846 Btu ITLibraGraus Fahrenheit BTUlbF 0000429923 Btu ITLibraGraus Celsius BTUlbC Capacitância Farad 1 CoulombVolt CV Vazão Metro cúbico por segundo m³s 1000 Litro por segundo ls 338140227 Onça por segundo ozs 1307950619 Jarda cúbica por segundo yd³s 3531466672 Pés cúbicos por segundo ft³s 6102374409 Polegadas cúbicas por segundo in³s 1629941563 Libra por segundo lbs 7393290564 Quilograma por segundo kgs Condutância Siemens S 1 Ampere por Volt AV Condutividade térmica Watt por metro e por Kelvin WmK 0002388459 Caloria ITSegundoCentímetroGraus Celsius calscmC 0001925964 BtuIT PolegadasSegundoPés quadradosF BTUinsft² Condutividade elétrica Siemens por metro Sm 899x1011 Statmhometro Densidade de fluxo de energia Watt por metro quadrado Wm² 000064516 WattPolegadas quadradas Win² 1 JouleSegundoMetros quadrados Jsm² 0000023901 Caloria thSegundoCentímetros quadrados calscm² 3600000 Dinahoracentímetro dynhcm 36000 ErghoraMilímetros quadrados erghmm² 4111305952 Libra péminutoPé quadrado lbftminft² 0000126313 HorsepowermetricPé quadrado HPft² 0000088055 Btu ITsegundoPé quadrado BTUsft² 0000000612 Btu thsegundoPolegada quadrada BTUsin² Dose absorvida Joule por quilograma Jkg 100 rad 1 Gray Energia Joule J 0000947817 BTU 02388459 Caloria cal 1x1007 Dinacentímetro dyncm 624x1018 Elétron volt eV 1x1007 Erg erg 278x1007 Quilowatthora kWh 1019716 Grama forçacentímetro gfcm 373x1007 Horsepowerhora HPh 1 Newtonmetro Nm 1416119 Onça forçapolegada ozfin 8850746 Libraforçapolegada lbfin 07375621 Libraforçapé lbfft 1 Wattsegundo Ws Entropia Joule por Kelvin JK 724x1022 Constante de Boltzmann kB 239x1001 CaloriasKelvin calK 239x1001 Clausius Cl 1 NewtonmetroKelvin NmK 342x1003 Libra quadrada polegada por Kelvin segundo quadrado lbin²Ks² De Multiplicar por Para obter Fluxo de massa Quilograma por segundo kgs 0001 Tonelada métricasegundo ts 2204622622 Librasegundo lbs Fluxo magnético Weber Wb 1 Volt segundo Vs 7957747155 Unit pole 100 Megaline 100000000 Maxwell Mx 1 Tesla metro quadrado Tm² 100000000 Gauss centímetro quadrado Gcm² 484x1014 Quantum de fluxo magnético Frequência Hertz Hz 1 Ciclosegundo Força Newton N 100000 Dina dyn 1019716 Grama força gf 01019716 Quilograma força kgf 3596943 Onçaforça ozf 02248089 Libraforça lbf Gradiente de temperatura Kelvin por metro Km 09144 Kelvin por jarda Kyd 03048 Kelvin por pé Kft 00254 Kelvin por polegada Kin Indução magnética Tesla T 1 Webermetro quadrado Wbm² 000064516 Weberpolegadas quadradasWbin² 1 Maxwellmetro quadrado Mxm² 64516 Maxwellpolegadas quadradas Mxin² 10000 Gauss G 1000000000 Gamma Indutância Henry H 1 WeberAmpere WbA² Intensidade de campo elétrico Volt por metro Vm 00254 Voltpolegadas Vin 1 NewtonCoulomb NC Intensidade de campo magnético Ampere por metro Am 0012566371 Oersted Oe Intensidade de corrente Ampere A 01 Biot Bi Comprimento Metro m 328083 Pé ft 000497097 Furlong fur 3936996 Polegada in 105702x1016 Ano luz ly 0000621371 Milha mi 0000539957 Milha náutica M 324078x1017 Parsec pc 109361 Jarda yd Massa Quilograma kg 5000 Quilate ct 154324 Grão gr 3527392 Onça avdp oz 321505 Onça troy ozt 220462 Pound lb 01574728 Stone st 00009842 Tonelada long 00011023 Tonelada short tn 0001 Tonelada métrica t Massa específica Quilograma por metro cúbico kgm³ 0000001 GramaMilímetro cúbico gmm³ 0000001 QuilogramaCentímetro cúbico kgcm³ 0001 QuilogramaLitro kgl 006243 LibraPé Cúbico lbft³ Momento de força Newtonmetro Nm 1x1007 Dina centímetro dyncm 101972 Gramaforça centímetro gfcm 01019716 Quilogramaforça metro kgfm 1180097 Onçaforça pé ozfft 1416116 Onçaforça polegadas ozfin 0737561 Libraforça pé lbfft 885075 Libraforça polegada lbfin Momento de inércia Quilograma metro quadrado kgm² 5467474983 Onça polegada quadrada ozin² 237303604 Libra pé quadrado lbft² 3417171898 Libra polegada quadrada lbin² 0737562142 Slug pé quadrado slugft² wwwwegnet Especificação do Motor Elétrico 67 143 Normas ABNT e IEC Principais normas para Máquinas Elétricas Girantes ABNT IEC Conteúdo ABNT NBR IEC 600347 IEC 600347 Classificação das formas construtivas e montagens ABNT NBR 5110 IEC 600346 Classificação dos métodos de resfriamento ABNT NBR 53831 IEC 600341 Motores de indução trifásicos Ensaios ABNT NBR 156231 IEC 6007212 Dimensões e séries de potências para máquinas elétricas girantes Padronização Designação de carcaças entre 56 a 400 e flanges entre e flanges entre 55 a 1 080 ABNT NBR IEC 600852012 IEC 60085 Materiais isolantes elétricos Classificação térmica ABNT NBR IEC 600349 IEC 600349 Limites de ruído ABNT NBR 170941 IEC 600341 Motores de indução Parte 1 trifásicos Parte 2 monofásicos ABNT NBR 170942 ABNT NBR IEC 60079 IEC 60079 Série de normas de segurança para atmosferas explosivas ABNT NBR IEC 60529 IEC 60529 Graus de proteção para invólucros de equipamentos elétricos código IP Tabela 142 Tabela 143 De Multiplicar por Para obter Potência Watt W 3415179 BTUhora BTUh 005691965 BTUminuto BTUmin 0000948661 BTUsegundo BTUs 02390585 Caloriasegundo cals 0001341022 Horsepower HP 4425373 Librapéminuto lbftmin 07375621 Librapésegundo lbfts 000135962 Cavalo vapor cv 0001 Quilo Watt kW Pressão Newton por metro quadrado Nm² 1 Pascal Pa 000001 Bar 10 DinaCentímetro quadrado Dyecm² 0101971621 Quilogramforça Metro quadrado kgfm² 104427x1005 ToneladaforçashortPé² tonfft² 932385x1006 ToneladaforçalongPé² tonfft² 145x1007 ForçakipPolegadas quadradas kipin² ksi 0000145038 LibraforçaPolegadas quadradas lbfin² psi Relutância Ampere per Weber AWb 1 Amperevoltsegundo AVs 1x1008 Amperemaxell AMx 1x1001 BiotWeber BiWb Resistência elétrica Ohm Ω 1 Volt por Ampere VA 1 1S Resistividade Ohmmeter Ωm 1 Siemens por metro Sm Temperatura termodinâmica Kelvin K K27315 Graus Celsius C K27315x9532 Graus Fahrenheit F 18 Rankine Ra Graus Fahrenheit F F32x 59 Graus Celsius C Graus Celsius C 95xC32 Graus Fahrenheit F C 27315 Kelvin K Graus Trigonométricos 001745 Radiano rad Tensão superficial Newton por metro Nm 1 Joule por metro quadrado Jm² DinaCentímetro dyncm 0001 Newton por metro Nm 1 ErgCentímetro quadrado Ergcm² Tempo Segundo s 317x1010 Século 116x1005 Dia 827x1007 Quinzena 0000277778 Hora h 001666667 Minuto Velocidade angular Radiano por segundo rads 01592 rpm Velocidade Metro por segundo ms 1181102 Péhora fth 1968504 Péminuto ftmin 328084 Pésegundo fts 1943844 Knot kn 0003016955 Mach Ma 3600 Metrohora mh 60 Metrominuto mmin 2236936 Milhahora Mih Viscosidade dinâmica Pascalsegundo Pas 1 Newtonsegundo por metro quadrado Nsm² 1 Quilogram por metro segundo kgms 067197 Libra por pé segundo lbmfts 067197 Slug por pé segundo slugfts 002089 Libraforça segundo por pé quadrado lbfsft² Poise 1 Dina segundo por centímetro quadrado dynscm² 1 Grama por centímetro segundo gcms 01 Pascalsegundo Pas 01 Newtonsegundo por metro quadrado Nsm² Viscosidade cinemática Stokes St 00001 Metro quadrado por segundo m²s 1 Centímetro quadrado por segundo cm²s Volume Metro cúbico m³ 3531467 Pé cúbico ft³ 6102374 Polegada cúbica in³ 1307951 Jarda cúbica yd³ 2641721 Galão gal 1000 Litro l 1000000 Milímetro cúbico mm³ 3381402 Onça oz wwwwegnet wwwwegnet Sujeito a alterações sem aviso prévio As informações contidas são valores de referência Cód 50032749 Rev 23 Data ma 032020 MOTORES Jaraguá do Sul SC Brasil 55 47 32764000 motoreswegnet Conheça as operações mundiais da WEG