O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.
Universidade Federal de Uberlândia                        FEELT – Faculdade de Engenharia Elétrica                        ...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                 21. Introdução       Toda e qualquer máquina...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                          3                  Figura 2 - Circu...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                      4        Onde       é o valor de corren...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                5utilização de um temporizador      por exemp...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                    63. Seqüência de Operação         Inicial...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                      7corrente de partida em 2,0 pu         ...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                    86. Dimensionamento de contatores e equip...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação                      9       Fusíveis       Enquanto que o f...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação              109. Anexos                               Figur...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação              11                      Figura 7 - Catálogo Con...
Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação              12                             Figura 10 - Catá...
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Relatório frenagem dinâmica_motor_cc

5.423 visualizações

Publicada em

Publicada em: Diversão e humor
  • Seja o primeiro a comentar

Relatório frenagem dinâmica_motor_cc

  1. 1. Universidade Federal de Uberlândia FEELT – Faculdade de Engenharia Elétrica Acionamentos Relatório: Frenagem Dinâmica de Motor CC Derivação Professor: Marcelo Lynce Ribeiro ChavesClaudinei Alves Rocha 11011EEL060 Uberlândia, 4 de maio de 2011.
  2. 2. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 21. Introdução Toda e qualquer máquina rotativa, ao longo de sua operação passa por processos deaceleração e desaceleração em conseqüência do seu meio ou tipo de operação, porém durantealgum momento, esse processo irá demandar algum tipo de frenagem, que pode ser tanto soba presença ou não de energia elétrica. Os processos de frenagem têm na maioria das vezes ointuito de reduzir o tempo necessário para a paralisação da máquina, uma vez que dependendode algumas circunstâncias, esse processo pode ocorrer com ou sem a presença de energiaelétrica, esta por sua vez permite um controle sobre a ação. Quando a frenagem ocorre na presença de energia elétrica fornecida regularmente,essa ação se dá de forma otimizada através de circuitos eletrônicos elaboradores de forma ater os menores danos possíveis ao sistema, pois ocorre de forma devidamente controlada emonitorada. Nesse processo a energia cinética presente nos equipamentos é convertida emenergia elétrica e é devolvida à rede. Quando há a falta de energia elétrica, seja por conta da concessionária ou porproblemas internos, não há meios para a implementação da frenagem regenerativa (expostaacima), então a solução para a paralisação do equipamento é a chamada frenagem dinâmica,ilustrado pela figura 1, como a tensão de velocidade passa a ser a única fonte de tensão nocircuito de armadura, a corrente de armadura é invertida e, conseqüentemente, o torquedesenvolvido também é invertido, e portanto, a máquina passa a operar no modo gerador, aoutilizar a energia cinética armazenada nas partes girantes, como fonte primária de energiamecânica. A função da resistência externa em série com a armadura é limitar o valor dacorrente de armadura. A polaridade da tensão de velocidade é mantida porque os sentidos dacorrente de campo e da velocidade não se alteram. Figura 1 - Frenagem Dinâmica O circuito elétrico equivalente da armadura da máquina de corrente contínua pode serrepresentado de acordo com a figura 2. Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  3. 3. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 3 Figura 2 - Circuito Elétrico Equivalente do Motor C.C. com derivação Sabe-se que a força eletromotriz , em V, de uma máquina de corrente contínua estádiretamente relacionada com o fluxo do pólo indutor , em Wb, e com a velocidade derotação , em rad/s, e que o conjugado desenvolvido pelo motor , em N.m, édiretamente proporcional a corrente , em A, e ao fluxo do indutor, temos: A potência mecânica desenvolvida pelo motor é dada pelo produto entre conjugado evelocidade: Por outro lado, em análise a figura 2, sabe-se que: Como a inércia mecânica é muito maior do que a inércia elétrica, a equação acimapode ser simplificada como sendo: Considerando que as perdas joulicas sejam iguais as perdas mecânicas, estima-se q aresistência interna do motor seja dada por: E sendo o rendimento dado por , temos: Para o cálculo da resistência ( ) de partida, ou seja, do valor de resistência que limitaa corrente, de forma a acionar o motor de forma mais suave do que um acionamento compartida direta, como a velocidade no momento de partida ainda é zero, pode-se calcular comosendo: Após a retirada da resistência de partida, o valor de corrente passa a ser , e deconhecimento que o valor de resistência está inversamente proporcional ao valor da corrente,ou seja, quanto maior a resistência, menor é a corrente para se desenvolver mesma tensão oupotência, sendo assim: Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  4. 4. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 4 Onde é o valor de corrente que se tem depois de desconectado o estágio de cadarestistência, é o número de estágios de resistência e é determinado por: Sabendo que: , ou seja, onde , então: E sabendo ainda que: De posse que e , e manipulando as equações acima temos: Considerando constante durante a partida e determinando o intervalo de tempo Δtpara que seja retirado o reostato de partida, ou seja, variando de para , o tempo departida será dado por: Em condições de frenagem, de maneira análoga, temos as seguintes equações:2. Diagrama de Ligaçãoa) Circuito de ControleO circuito de Controle tem a função de controlar a ordem da operação a ser realizada, no casoa frenagem dinâmica do motor cc com derivação. E é apresentado na figura 3. Cabe salientar,que o comando da operação de frenagem, foi executado manualmente, o que nota-se pela não Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  5. 5. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 5utilização de um temporizador por exemplo, ou seja, a ordem dos comandos foramexecutados manualmente. Figura 3 - Circuito de Controleb) Circuito de PotênciaA montagem do circuito de Potência foi realizada de acordo com a figura 4. Figura 4 - Circuito de Potência De acordo com o circuito de potência, nota-se que o motor considerado é um motor ccde derivação. Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  6. 6. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 63. Seqüência de Operação Inicialmente realiza-se a partida do motor, processo esse feito com uma resistência departida r1, e em seguida se realiza a frenagem da máquina. Ao pressionar a botoeira b1 alimenta-se a bobina do contator D1 que fecha seus NA(contato do circuito de controle) e energiza as bobinas do contator M, que fecha seuscontatores NA do circuito de controle e de potência, o que promove a partida do motor. O processo de intertravamento da bobina D1 energiza a bobina de D2, que fecha seucontato NA do circuito de controle e energiza a bobina 1A. Essa energização da bobina 1Apromove o fechamento do contato NA do circuito de controle e do circuito de potência, curto-circuitando a resistência de partida. Em seguida energiza-se a bobina do contator D3, quefecha seu contato NA energizando conseqüentemente a bobina D4, que abre seu contator NFque se encontra em série com a bobina do contator M, cortando dessa forma a alimentação dabobina do mesmo, a partir daí temos o processo de frenagem. Pressionando novamente a botoeira b1, abre-se seu contato que havia sido fechado noprimeiro toque (durante a partida), alimentando dessa forma a bobina do contator F, que porsua vez fecha seu contato NA do circuito de potência, adicionando dessa maneira o reostato em paralelo com a bobina do motor. Quando esse reostato é adicionado ao circuito emparalelo com a armadura, a circulação da corrente no mesmo provoca um fluxo na armadura,e de acordo com a lei de Lenz, é produzido na armadura um fluxo no sentido contrário ao quea corrente provoca, sendo assim, há a redução gradativa da velocidade do motor, fazendo comque o tempo que o motor leva para parar seja menor do que se não houve tal proceso. O reostato montado em série com a bobina do estator tem como objetivo limitar acorrente cc. Variando a tensão de saída do varivolt trifásico, altera-se o valor da correntecontínua, o que permite variar o intervalo de tempo do regime de frenagem.4. Escolha do motor Os dados do motor escolhido estão abaixo, e seu catálogo está em anexo (figuras 5 e6):Modelo: 1GG5 108-0ED40Fabricante: Siemens5. Cálculo dos parâmetros do motorDados fornecidos pelo fabricante (figuras 5 e 6): = 310 V; = 6,15 A; = 1,37 kW; = 10,1 N.m; = 1600 rpm; ; = 0,64; = 40,5 mH; J= 0,025 Kg.m². Considerando que se deseja limitar a Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  7. 7. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 7corrente de partida em 2,0 pu , devido às características dosmotores de corrente contínua. E considerando ainda que o motor esteja operando com cargade 50% da nominal. Sabendo que , onde é a corrente de acordo com a carga aplicadaao motor, daí considera-se inicialmente que , uma vez queBaseado nos valores fornecidos pode-se calcular: Logo para o controle da corrente de partida, será necessário apenas um estágio deresistência com o valor de . Sendo , ou seja, resistência dearmadura mais resistência externa para controle de corrente, que tem o valor de . O tempo para curto-circuitar a resistência de partida é de: De posse que , para o processo de frenagem, de acordo com as equaçõesespecificadas na introdução teórica acima temos corrente, conjugado e tempo de frenagemrespectivamente: Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  8. 8. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 86. Dimensionamento de contatores e equipamentos de proteção De acordo com os diagramas de controle e de potência, deve-se dimensionar: b1, D1,D2, D3, D4, M, 1A e F, além dos fusíveis de proteção e dos relés térmicos. Dispositivos estesapresentados tanto no diagrama de controle quanto no de potência (figuras 3 e 4). Os contatores escolhidos são especialmente para corrente contínua com categoria deemprego DC1 e DC3. Os contatores para esse tipo de corrente possuem uma distância maiorentre seus contatos, para impedir a formação do arco elétrico, o que poderia comprometertanto o sistema quanto os equipamentos a eles conectados. Como a corrente de partida foi limitada em apenas 2 vezes a nominal, não apresentaráum pico de corrente alto, quando comparado com o nível que a corrente alcança emacionamentos estrela-triângulo, partida direta, entre outras. Para o dimensionamento doscontatores, temos: Contatores 1A e 2A: Esses contatores podem ser aplicados à categoria DC1, pois são acionados durante ofuncionamento normal da máquina. Observando o catálogo de contatores em anexo na figura7,a melhor opção é o contator AL9, apropriado para tensões menores do que 440 V, no caso atensão aplicada é 310 V, possui uma corrente = 10 A que é maior do que a corrente nominaldo motor. Esse contator será aplicado aos contatores: b1, D1, D2, D3, D4 e 1A. Contatores M e F Esses contatores podem ser aplicados à categoria DC3, pois seu funcionamentoenvolve situações que merecem uma atenção maior, como por exemplo partida, além de seraplicada a um motor shunt. Observando o catálogo de contatores em anexo na figura 8,amelhor opção é o contator AL12, apropriado para tensões menores do que 440 V, no caso atensão aplicada é 310 V, possui uma corrente = 7 A que é maior do que a corrente nominaldo motor. Relé Térmico No caso de motores de corrente contínua, a corrente de ajuste é igual a correntenominal, portanto, , sendo assim o relé térmico escolhido é o de faixa decorrente de 5,6 a 8 A, que é o relé RW17-1D3-U008, que atuará em 5 s, tempo menor que otempo de partida do motor, o que representa uma ótima coordenação, entre contatores e relés. Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  9. 9. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 9 Fusíveis Enquanto que o fusível selecionado foi escolhido baseando nas características do relétérmico escolhido, que solicita para a coordenação ideal entre tais dispositivos, um fusível decorrente máxima igual a 20 A, como observado nas figuras 9 e 10. Dessa forma, têm-se a coordenação entre fusíveis, relés térmicos e contatores, deforma que todo o processo de acionamento e frenagem seja realizado com sucesso. O fusívelescolhido é o 5SB2 71, que possui suas características descritas na figura 10 do anexo.7. Conclusão A utilização de motores de corrente contínua não é tão acentuada quanto a de motoresde corrente alternada, porém não menos importante. E requer, similar aos motores C.A.,formas de controle de maneira a se ter a eficiência deseja para tal equipamento. O dimensionamento tanto do acionamento quanto da proteção de máquinas, sejam elasC.C. ou C.A., deve ser feito de forma consciente e baseado em valores fornecidos pelofabricando da máquina que se deseja proteger, de forma a manter a integridade tanto dosistema quanto do equipamento.8. Referências Bibliográficashttp://www.automation.siemens.com/mcms/infocenter/dokumentencenter/ld/Documentsu20Catalogs/dc-motor/da12-2008-en.pdfhttp://www.weg.net/files/products/WEG-contatores-e-reles-de-sobrecarga-catalogo-completo-50026112-catalogo-portugues-br.pdfhttp://www.itapeva.unesp.br/docentes/manoel/fusiveis%5B1%5D.pdfhttp://www.valog.com.br/site/pdf/abbmanobra-catalogogeral2006.pdfBIM, E. Máquinas Elétricas e Acionamento. UnicampFITZGERALD, A. E. Máquinas Elétricas com introdução à eletrônica de potência. Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  10. 10. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 109. Anexos Figura 5 - Catálogo Motor Escolhido Figura 6 - Características Mecânicas do Motor Escolhido Universidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  11. 11. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 11 Figura 7 - Catálogo Contatores categoria DC1 Figura 8 - Catálogo Contatores categoria DC3 Figura 9 - Catálogo de Relé TérmicoUniversidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060
  12. 12. Frenagem Dinâmica de Motor de Corrente Contínua com Derivação 12 Figura 10 - Catálogo FusíveisUniversidade Federal de Uberlândia – Faculdade de Engenharia Elétrica – UFU/FEELT – Claudinei Alves Rocha – 11011EEL060

×