Acionamentos elétricos talhas

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Acionamentos elétricos talhas

  1. 1. Motores para Talhas
  2. 2. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 50 60 PotênciaSolicitada(cv) Tempo (ms) Potência Instantânea (cv) Potência Média (cv) Potência Eficaz (cv) Potência FecharMandíbulas6s Levantamento  15 s AbrirMandíbulas10s Abaixamento  12 s Repouso  20 s 2 0 2 1 ( ) F F P F T ef i i ef i i v P p t dt T P t P t t k
  3. 3. Motor a ser Escolhido  Potência Eficaz  64,1 cv  Motor Comercial  75 cv  Potência de Pico  120 cv 0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 50 60 70 PotênciaSolicitada(cv) Tempo (ms) Potência Instantânea (cv) Potência Média (cv) Potência Eficaz (cv)
  4. 4. Exemplo 1  Um motor para acionamento de uma eclusa em uma barragem...  Motor Comercial  175 cv  360 cv durante levantamento???  quedas de tensão durante o levantamento???  Se o motor fosse freado??? Operação Duração (s) Potência (cv) Levantamento 35 360 Espera (motor funcionando) 90 0 Abaixamento 30 290 Repouso (motor desligado) 300 0 2 2 360 35 290 30 166,4cv 300 35 30 90 3 efP
  5. 5. Motor Comercial 200 cv nom nom nom nom kW 200cv 736 cv 147.200kW C n C n × = × × = min 2,1 805 1.690 N mC = × = × levantamento 360 736 1.421 N m 2 1.780 60 C × = = × × × O conjugado mínimo do motor não pode ser, em nenhum momento menor que 1,3 vezes o conjugado resistente.
  6. 6. Motor Comercial 200 cv 0,45 2.012 2.012 1.421 390 N mACC
  7. 7. Potência Disponível sem afetar a Integridade do Motor 2 3600 3600 2 Potência disponível para acionar a carga Potência nominal do motor constante função de: partida 1 fre p pfr ac n disp nom ac disp nom pfr pfr I k n t I P P n t P P k k nagem 3 reversão 4 número de paradas, frenagens ou reversões por hora pfr pfr k k n
  8. 8. Exemplo 2  Motor P = 50 cv; tac = 0,5 s; 10 partidas/hora; Ip/In = 6,4. Pcarga = 45 cv; regime contínuo  Se no lugar de partir e desernegizar, fossem feitas reversões 2 3600 1 10 0,5 6,4 48,6cv 3600 2 10 0,5 disp nomP P 2 3600 4 10 0,5 6,4 44,0cv 3600 2 10 0,5 disp nomP P
  9. 9. Perdas em Motores Elétricos S P Q Q útil Cu Fe Vent.
  10. 10. Considerações  Perdas no Ferro não dependem da carga  Perdas no Cobre dependem da carga  Valores típicos para densidades de corrente e densidade de fluxo 2 2 3 6A mm 1 1,6Wb mB
  11. 11. 200 cv, 4 pólos 380/660 V
  12. 12. Comportamento Térmico  Considerar-se-á a máquina um corpo homogêneo do ponto de vista térmico:  Q  [Watt]  B  [Watt / C]  C  [J / C]   [ C] Q dt B dt C d d Q B C dt max 1 1 B t C t C B Q t e B t e
  13. 13. Reanalizando a equação dis 0 max max dis max dis max dis dis dis 0 dis S k Q Q dt S k m c d Q B Q S k S k dt S k dt m c d Q dt B dt C d d S k d dt Q B d d C C dt C m c B k dt t S d   00 max max max dis 0 max00 max max max max 0 max max ln ln ln ln 1 o t t o t t t o m c d m cdt S k dt d t t e e Normalmente zero
  14. 14. 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 /max t / Resfriamento sem carga Resfriamento desligado Aquecimento Temperatura Máxima Constante de Tempo 0,63 0,95  30 min ~ 2 h
  15. 15. Regime Intermitente Tempo Temperatura N R n R N R m N R N R t t t t
  16. 16. Potência, Aquecimento e Refrigeração dos MITs Métodos de Frenagem Elétrica
  17. 17. Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [1] AC M R M R d C C C J dt J dt d C C Sendo A2 o calor desenvolvido no rotor 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 0; 12 2 0 2 2 2 como 1 1 1 2 s N R t s M Ro s s s s s RM Rs s s s s s C s s J A s p dt s C d C C d ds J A s C ds J s ds CC C C A J s ds A A J
  18. 18. Efeito Térmico Partida/Frenagens/Reversões [2]  Partida  Frenagem  Reversão 2 2 3 2 sA J 2 2 2 sA J 2 2 1 2 sA J
  19. 19. Contra-corrente  Alto torque de frenagem  Relés de baixa velocidade (deslig. contra-corrente)  Tem efeito térmico de 3 partidas  Sensores térmicos  Número admissível de frenagens em 1 hora 2 4 6 8 10 50 350 160 110 80 65 60 420 190 130 95 80 Número de PólosFreqüência (Hz) k fren 2 2 2 1800 1 2 sol nom fren p sol fren nom nom P P N I P t I P 2 0,45 c fren m c m fren par máx n k J J n t C C solicitada
  20. 20. Corrente contínua Ecc Ecc  Normalmente aplicado em motores de anéis onde as resistências externas dissipam as perdas oriundas da frenagem  Aquece menos que contracorrente
  21. 21. Exemplo de dimensionamento de motores para regimes intermitentes
  22. 22. Exemplo Talha  Dimensionar um motor que aciona uma talha com as características:  Alimentação: 220V, 60Hz, partida direta.  Ambiente: 40 C, 1000m, norma  Construção: horizontal, ambos os sentidos de rotação, isolamento B
  23. 23. Exemplo Talha [cont.]  Rend. 0,9600  Classe de Oper. 1Cm (120 ciclos/h – 20% de ED) MOTOR REDUTOR 400 kgf 0,8 m/s R = 0,041 0,22 m Jr = 0,01191 kgm2 Jac = 0,00200 kgm2 acopamento Jp = 0,03 kgm2 DE TEMPO LIMITADO ED% Manobras/h Período de Operação (min) 1 Dm 15 90 7,5 1 Cm 20 120 7,5 1 Bm 25 150 15 1 Am 30 180 15 2 m 40 240 30 3 m 50 300 30 4 m 60 360 60 5 m 60 360 > 60 CLASSE REGIME INTERMITENTE PERIÓDICO
  24. 24. Exemplo Talha, cálculos iniciais 400 9,81 0,8 3,27kW 0,96 P 0,8 1,16rps 0,22 28,3rps1,16 4 pólos 1698rpm0,041 cn n Potência Solicitada 3,7kW/5cv, IVpólos Rotação da Polia
  25. 25. Exemplo Talha, ciclo de trabalho tF tR T Tempo Altura tF tR 2 % 2 3600 30s 120 0,2 15 3 s 2 15 s ED20% 15 3 12 s F F F R F R F F R F R R t t ED t t t t T t T t t t t t
  26. 26. Exemplo Talha, inércia 2 2 2 2 2 6 2 0,8 400 4,82kg m 2 2 1,16 4,82 0,04 7.712 10 kg m c c cRe c v J m n J J R  Carga:  Polia:  Total: 2 2 6 2 0,03 0,04 48 10 kg mpRe pJ J R carga polia acoplamentorotor 6 6 6 6 3 2 7.712 10 48 10 11.190 10 2.000 10 21,67 10 kg m tRe tRe J J    
  27. 27. Exemplo Talha, motor  3,7 kW, IV pólos 2 15A 3,0 1710rpm 28,5rps 0,01191kg m 8,0 3,0 2,0kgf m 19,62N m p n n n p m m n n n C I rpm C I C J I C C classe B
  28. 28. Exemplo Talha, motor 0,45 19,62 3,0 3,0 52,97N mmC  no eixo do motor na carga 3 3,27 10 449,8N m 449,8 0,04 18,0 N m 2 1,16 P C c cRmC C  3 21,670 10 2 28,5 0,11s 52,97 18,0 at
  29. 29. Exemplo Talha, motor Tempo Corrente Ip IN 0,11 s 2,89 12 s 15 s     2 2 2 2 8,0 0,11 1 2,89 3 12 / 3 1,41 a F Ra F t t eq n tt t eq n I I I I  Se 1,00 (Ieq / In)² 1,25  Utilizar motor classe F  Se 1,25 (Ieq / In)² 1,56  Utilizar motor classe H 2 eq classe n n I t I t
  30. 30. Regimes de Serviço
  31. 31. Regime Contínuo – Regime-tipo S1 N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante max = temperatura máxima atingida (equilíbrio térmico)
  32. 32. Regime de tempo limitado – Regime-tipo S2 N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante max = temperatura máxima atingida
  33. 33. Regime intermitente periódico – Regime S3 N = tempo mínimo de funcionamento à carga constante R = período de repouso max = temperatura máxima atingida Fator de duração do ciclo N N R = +
  34. 34. Regime intermitente periódico com partida – Regime-tipo S4 D = período de partida N = período de funcionamento à carga constante R = período de repouso max = temperatura máxima atingida durante o ciclo Fator de duração do ciclo D N D N R + = + +
  35. 35. Regime intermitente periódico com frenagem elétrica – Regime-tipo S5 D = período de partida N = período de funcionamento à carga constante F = período de frenagem elétrica R = período de repouso qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo Fator de duração do ciclo D N F D N F R + + = + + +
  36. 36. Reg. de func. contínuo periódico com carga intermitente – Regime-tipo S6 N = período de funcionamento à carga constante V = período de funcionamento em vazio max = temperatura máxima atingida durante o ciclo Fator de duração do ciclo N N V = +
  37. 37. Reg. de func. cont. periódico com frenagem elétrica – Regime-tipo S7 D = período de partida N = período de funcionamento à carga constante F = período de frenagem qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo Fator de duração do ciclo 1=
  38. 38. R. de func. cont. per. com mudanças corresp. de carga e de velocidade – S8 1 1 1 2 2 3 1 2 1 1 2 2 3 2 3 1 1 2 2 3 Fatores de duração do ciclo D N D N F N F N F N D N F N F N F N D N F N F N ìï +ïïï + + + + +ïïïï +ï= í ï + + + + +ïïï +ïïïï + + + + +ïî F1 e F2 = períodos de frenagem elétrica D = período de partida N1, N2, N3 = períodos de funcionamento a carga constante qmax = temperatura máxima atingida durante o ciclo
  39. 39. Reg. com var. não periódicas de carga e de vel. – Regime-tipo S9
  40. 40. Reg. com cargas constantes distintas – Regime-tipo S10
  41. 41. Considerações, Regime de Serviço  Grande número de ciclos de curta duração  motores de ventilação independente  motores com convecção natural  Frenagens/Reversões  fadiga dos elementos de fixação do ventilador ao eixo
  42. 42. Conhecimento para Enquadramento do Regime Tipo (NBR7094)  S2  tempos de funcionamento com carga constante 10, 30, 60 ou 90 min.  S3 a S6  fator de duração do ciclo  S7  cada uma das velocidades que compõe o ciclo, as correspondentes velocidades nominais e tempos de duração  S4, S5, S7, S8  poder ser necessário:  número de partidas por hora  número e formas de frenagens por hora  inércia a ser acionada  fator de duração do ciclo, recomendados são: 15%, 25%, 40% e 60%.; o tempo mais usual é o de 10min

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