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Como
selecionar um
Servo Motor

SWA
DIAGRAMA DO SERVOACIONAMENTO
Estágio de Controle Estágio de
Potência
Servomotor

RESPOSTA: PADRÃO X SERVOACIONAMENTO
Referência de Velocidade
Realimentação do Servomotor
t
Resposta do
Servoacionamento
Referência de Velocidade
Realimentação Real t
Atraso na Saída
Overshoot
Oscilação
Erro de Regime
Resposta Padrão

ESTRUTURA DE CONTROLE
Modo Torque
PWM
Regulador
Corrente
referência
Regulador
Velocidade
Estimador
velocidade
referência
Modo Velocidade
Regulador
Posição
referência
Modo Posicionamento

DIMENSIONAMENTO DE SERVOMOTORES
 Substituição direta de motorAC por servomotor
 (N.m) = (P(kW) . 9550) / n(rpm)
 (N.m) = (P(cv) . 7024) / n(rpm)
P(kW) = 0,735 . P(cv)
n (rpm) = 120.f(Hz) / pólos

DIMENSIONAMENTO DE SERVOMOTORES
Sistemas com fuso de esferas
1- Momento de Inércia do Sistema (kg.m2):
Jt = Jmotor + Jredutor + Jcarga + Jfuso / i2, mas (Jc / i2)  10.Jmotor
3- Torque do Servo motor (N.m):
 m = ( e +  d) / 
2- Torque Estático (e) e Dinâmico (d) (N.m):
d = (nm . Jt) / (9,55 . ta)
e =  (F.d) / (i) e
 M = Torque Motor
 = eficiência
nm = Rotação Nominal

RELAÇÃO TORQUE / VELOCIDADE
A - Dinâmico
B - Estático
C - Dinâmico
D - Rotor
Bloqueado
D
C
B
A
n (rpm)
no
t(s)
t(s)
 (N.m)
d + e
e -d
e
o

Algumas fórmulas básicas de física
Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao
P = T x ω
RPM
= 60 x RPS
RPS x 2π
T = I x α
POTÊNCIA VELOCIDADE ANGULAR TORQUE
P = Potência (Watts)
T = Torque (N.m)
ω = Velocidade Angular
(rad/seg)
RPM = Rotação por
minuto
RPS = Rotação por
segundo
T = Torque (N.m)
I = Inércia (Kg-m²)
α = Aceleração Angular
(rad/sec²)

Curva de Torque & Velocidade
A curva representa a capacidade de um motor. O tempo que um motor pode trabalhar na zona intermitente é definida pela
sua carga e tempo de operação.
Torque
Nominal
(100%)
Torque
Máximo
(300%)
Quando há uma
inércia muito alta, o
servo motor dá um
pico e consegue
atingir um torque 3
vezes maior que seu
torque nominal
durante 3 segundos.
Independente da velocidade, o servo
motor consegue manter o mesmo torque
nominal durante todo o processo. A não
ser em velocidade máxima, que ele perde
uma pequena porcentagem de torque.

Perfil de movimento
Ela denota como a energia de eletricidade é
convertida para energia cinética. A curva é um
perfil trapezoidal muito típico para o movimento.
• O ciclo de trabalho de um servo.

A Inércia do processo
A inércia do mecanismo é o primeiro fator a ser
verificado no processo.
O pior cenário para a inércia é:
• Alta velocidade;
• Alta aceleração;
• Carga máxima;
Com carga
Sem carga
A inércia do rotor de um motor deve ser incluído no
sistema de inércia porque está ligado ao sistema para
mover em conjunto.
A inércia pode ser calculada pela internet/softwares ou
Manualmente, consultando livros de engenharia.
Inércia do rotor
Inércia do eixo
do motor

Torque Máximo (1)
Do perfil de movimento a curva de torque.
- O torque máximo é aplicado para verificar a capacidade
intermitente de um servo-motor;
- A curva de binário pode ser derivada a partir do seu perfil de
movimento de acompanhamento com inércia condução;
- O Tf significa atrito cinético.

Torque Máximo (2)
Uma maneira de aproximação:
- O perfil de velocidade emprega uma curva S em ambas as
extremidades que irá transformar uma curva de torque
trapezoidal;
- Trate a curva de torque trapezoidal como uma praça para o
cálculo fácil.

Torque RMS
O torque RMS é usado para ajustar torque nominal.
- O torque RMS é média ponderada de tempo que pode ser
pensado como um torque médio a longo prazo;
- O calor de um servo motor irá acumular e nível de sobrecarga
se o torque RMS for superior ao seu torque nominal.

Energia Regenerativa (1)
Como trabalha:
- Nos períodos de aceleração e velocidade constante, o campo
do estator conduz o campo do rotor que é o fenômeno de um
motor;
- Durante o período de desaceleração, o campo rotor lidera o
campo do estator que é um efeito gerador e despeja a energia
de volta para o seu sistema.

Energia Regenerativa (2)
Como o Servo lida com isso?
- Quando a energia volta para a unidade servo, ele será
mantido dentro dos capacitores até atingir o seu nível de
tensão projetado, que é designado por Tensão BUS no
sistema Delta;
- A energia será dissipada em build-in ou resistor externo
chamado resistor regenerativo quando o Tensão BUS está
projetado no nível de tensão 370V.

Resistor Regenerativo
Como selecionar um resistor regenerativo:
ERE = JS x (ΔN)² / 182
WR = 2 x (ERE – EC) / Tdecel
Rmax = (370)² / WR
ERE = Energia Regenerativa (Joules)
JS = Inércia (Kg-m²)
ΔN = Variação de velocidade (r/min, rpm)
WR = Energia dissipada no resistor (Watts)
EC = Energia armazenada no capacitor (Joules)
Rmax = Resistência máxima admissível (Ohm)

Exemplo de seleção de um Servo (1)
I MÁQUINA = 0,00612 Kgm-m² (do design da motor)
VELOCIDADE ANGULAR = 2000/60 x 2π = 209,44 rad/sec
T temp_max = 0,00612 x ((209,44 – 0) / (0,1 – 0)) = 12,82 N.m
Pega ECMA-E11315 = Tmax = 21,48 > 12,82 N.m
Tmax = Isystem x α = (Imachine + Imotor) x α = 15,16 N.m
• O troque máximo do sistema:

Tmax = 15,16 N.m
Tnominal = 7,16 N.m
A proporção de torque = 15,16 / 7,16 = 2,12 = 212%
212%
• Verificar a operação intermitente da especificação:

Trms = 4,57 N.m < Trated = 7,16 N.m
• Verificar a operação contínua da especificação:

- O atrito cinético deve ser conhecido
antecipadamente para a máquina em movimento com
alta fricção cinética;
- Para a máquina com menor atrito cinético, ele pode
ser ignorado, deixando alguma margem durante a
seleção de um sistema;
- Se o atrito cinético é impossível de ser conhecido até
que a máquina esteja bem montada, atualizar a
margem.
• A margem de atrito cinético:

ERE = JS x (ΔN)² / 182 = (0,00612 + 0,001118) x (2000)² / 182 = 159,08 J
WR = 2 x (ERE – EC) / Tdecel = (159,08 – 18) / 0,1 = 1410,8 W
Rmax = (370)² / WR = (370)² / 1410,8 = 97,03 Ω
A resistência de built-in é de 60 watts, que não pode cumprir este
requisito; Por conseguinte, uma resistência externa é necessário.
20 Ω < (Resistor com mínimo 1410,8 W) < 97,03 Ω
• A energia regenerativa:

A variação:
- O tamanho da dimensão e estrutura: Flange 60 , 80 , 110 ,130 e 160mm;
- O nível de proteção IP (Padrão IP65);
- O redutor pode ajudar a diminuir o torque , inercia e irá acelerar o motor;
- A resolução do Encoder. 17 BITS = 160.000 PPR.

Servomotor
EXEMPLO : SISTEMA COM REDUTOR POLIAS E
FUSO DE ESFERAS
Em uma máquina ferramenta o carro é deslocado por um fuso de esferas + polias + caixa de
engrenagens com velocidade máxima de 9m/min e com rampa de aceleração de 0,35s.
Encontre o servoacionamento adequado para acionar o sistema, lembrando que a alimentação
da rede é em 220V.
Redutor Fuso de Esferas + Carga

EXEMPLO : Redutor
Redutor Planetário
Dados:
Relação de Redução: 5:1;
Inércia : 0,0012kg.m²
Rendimento da Caixa de Engrenagens: 90%.

EXEMPLO: FUSO DE ESFERAS E CARGA
Fuso de Esferas/Carga
Dados:
Passo do Fuso: 10mm;
Diâmetro do Fuso: 25mm;
Comprimento do Fuso: 1500mm;
Peso da Mesa: 500kg;
Peso da Carga: 150Kg;
Força de Oposição: 15.0 N;
Deslocamento: na horizontal ( = 0);
Material do Fuso + Porca: Aço;
Densidade do Material: 7850 kg/m3;
Rendimento: 90%;
Coeficiente de Atrito: 0,01.

EXEMPLO: SISTEMA COM REDUTOR E FUSO DE ESFERAS
Cálculos:
1- Momento de Inércia do Sistema (kg.m2):
 Jc = ((Jcarga + Jfuso + ) / (iredutor
2) )
Jcarga = (mcarga + mmesa) .(p / (2.))2
Jcarga = 177,5 x 10-6 kg.m²
Jfuso = ( / 32).df
4.lf.material
Jfuso = 451 x 10-6 kg.m²
Onde Jtotal : (Jgearbox + (Jc / i2))  10.Jmotor

Msizing Software
O software:
- O software ajuda a dimensionar o motor de
acordo com sua aplicação;
- Selecione um mecanismo, defina os parâmetros
de peças para zero quando não utilizados;
- Siga as instruções e clique em OBTER
RESULTADO.

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