O documento fornece instruções sobre como dimensionar motores elétricos para cargas acionadas, discutindo como calcular a potência nominal, o conjugado com acoplamento, o conjugado da carga, o conjugado resistente médio, o tempo de aceleração e o conjugado motor médio. Dois exemplos de dimensionamento são fornecidos, um para bombas e outro para um transportador.

1. 30/05/2012
1
DIMENSIONAMENTO DE MOTORES
COM CARGA ACIONADA
Eletricidade Industrial– Fatec Mogi Mirim – Prof. Gerson R. Luqueta
Para dimensionamento
necessitamos conhecer:
Conjugado requerido pela carga
Rotação requerida
Tipo de acoplamento

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Potência nominal
No acoplamento direto é dada por:
Onde:
Pn = potência nominal emWatts do motor
Cn= Conjugado nominal do motor em mN
n = rotação nominal do motor em rps
Conjugado com acoplamento
No acoplamento com redutor é dada por:
Onde:
Nac – Rotação da carga em rps
Cc = Conjugado nominal da carga em mN
Nc = rotação nominal da carga em rps

3. 30/05/2012
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Conjugado com acoplamento
O rendimento do acoplamento é dado por:
Onde:
Pc = Potência transmitida à carga em Watts

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Conjugado da carga
x
c
p
c n
k
C
C +
=
Onde:
Cc = Conjugado resistente da carga
Cp = Conjugado da carga na rotação zero
Kc = Constante que depende da carga
x = parâmetro do tipo de carga.
Carga constante
X=0

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Conjugado linear
X=1
Conjugado quadrático
X=2

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Conjugado hiperbólico
X=-1

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Conjugado resistente médio
Conjugado resistente médio
1
1
.
1
2
1
1
1
2
+








−
−
+
=
+
+
x
n
n
n
n
k
C
C
x
x
c
p
Rmed
X=0 c
p
Rmed k
C
C +
=
X=1 n
k
C
C c
p
Rmed
2
1
+
=
X=2 2
3
1
n
k
C
C c
p
Rmed +
=
X=-1 Cp
CRmed =
1
2 n
n
n
n −
=
∆
=

8. 30/05/2012
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Tempo de aceleração
O tempo de aceleração permite verificar se o
motor consegue acionar a carga dentro das
condições de estabilidade térmica.
É o tempo que o motor gasta para acionar a
carga desde a rotação zero até a nominal
O ideal é que o tempo de aceleração seja
menos que o tempo de rotor bloqueado.
Tempo de aceleração
Onde:
Jm = Momento de inércia do motor
Jce = Momento de inércia da carga
CRmed = Conjugado resistente médio
Cmmed = conjugado motor médio.








−
+
=
Rmed
Mmed
ce
m
a
C
C
J
J
n
t π
2

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Conjugado motor médio
Motores categoria N e H:
Motores categoria D
81
,
9
.
.
.
45
,
0 max
n
n
n
p
Mmed C
C
C
C
C
C 







+
=
n
n
p
Mmed C
C
C
C .
.
6
,
0 







=

10. 30/05/2012
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Exemplo de dimensionamento
Bombas
Podem ser Radial, Helicoidal ouAxial
Para o dimensionamento devemos considerar:
Rede elétrica
Ambiente
Formas construtivas
Características da bomba
Exemplo
Rede
U=440V
F=60Hz
Partida Direta
Ambiente
Atmosfera limpa
Características construtivas
Horizontal
Rotação sentido horário

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Exemplo
Características de bombeamento
Conjugado médio na carga(Ccn) = 500Nm
Rotação na bomba = 1750 rpm
Momento de inércia na bomba (Jc) = 6kgm2
Acoplamento direto
Exemplo
Curva conjugado x rotação na bomba:

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Solução
A) Rotação
Acoplamento direto 1750 rpm = 29,17 rps
B) Potência nominal do motor:
Pn=6,28.29,17.500 = 91594 W
Pn aprox = 125CV
C)Conjugado de rotor bloqueado (da curva):
Cp = 0,12.500 = 60Nm
Solução
D) Constante Kc (conjugado quadrático)
Kc = (Cc – Cp)/n2
Kc = (500-60)/29,172 = 0,517
E) Conjugado resistente médio:
Crmed = 60+1/3.0,517.(29,17)2
Crmed = 206,6 Nm
x
c
p
c n
k
C
C +
=

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E)Conjugado motor médio
Cn = 50 kgfm
Cp/Cn = 2,2
Cmax/Cn = 2,3
Cmmed = 0,45.(2,2+2,5).50,3.9,81 = 1043 Nm
Solução
F)Tempo de aceleração
Como acoplamento é direto
Jce = Jc = 6kgm2
ta= 6,28.29,67.(1,93+6,0)/(1043-206,6)
ta = 1,8s ta trb

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Especificação final
Motor tipo gaiola de esquilo
Potência de 125CV
Tensão 440 volts
Frequência 60 Hz
4 pólos
IP55
Classe isolação F
Regime de trabalho S1
Categoria N
Forma construtiva B3N
Exemplo 2 - Transportador

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O que temos que saber
Velocidade da correia (m/s)
Comprimento da correia (m)
Largura da correia (m)
Altura de elevação(m)
Carga (t/h)
Momento inércia da correia (kgm2)
Momento de inércia da carga (kgm2)
Conjugado de carga (Nm)
Diâmetro do tambor de acionamento (m)
Dados de acoplamento
Dados de Cálculo
Velocidade da correia = 4m/s
Comprimento da correia = 15m
Largura da correia = 75cm
Altura de elevação = 5m
Carga= 120 t/h
Momento inércia da correia = 3,2 kgm2
Momento de inércia da carga = 8,8 kgm2
Diâmetro do tambor de acionamento = 200mm
Rendimento do acoplamento = 0,95
Fator de redução do acoplamento = 0,334

16. 30/05/2012
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O que calcular:
Rotação do motor
Potência requerida do motor
Conjugado médio resistente
Conjugado motor médio
Tempo de aceleração
Rotação do motor:
c
c
c
D
V
n
.
π
=
R
n
n c
=
Onde:
nc = rotação do tambor
Dc = Diâmetro do tambor
R = fator de redução
n = Rotação do motor

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Potência requerida
Pt=P1+P2+P3
P1 = Potência de acionamento em vazio
P2 = Potência para transportar a carga na
Horizontal
P3 = Potência de elevação a uma altura H
qualquer
Tabela P1

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Tabela P2
Tabela P3
CRmed

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Solução
Características finais
Motor trifásico gaiola de esquilo
Potência 7,5kW
Tensão 380V / 60Hz
6 pólos
Categoria N (?)
Demais características conforme norma.

20. 30/05/2012
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Referências
Curso de especificação de motores Elétricos
daWEG
Apostila de motores elétricos –WEG
Bibliografia básica do curso.