MOTOR CC

INTRODUÇÃO

O motor CC é versátil;

Tensão versus corrente;

Velocidade versus conjugado;

Utilizado em aplicações que necessitam de ampla

faixa de velocidades ou de controle preciso;

Bobinas geram o fluxo magnético do estator;

Corrente contínua;

Intensidade do campo magnético contínua;

Rotor alimentado por tensão contínua.

Interação do campo magnético do estator

com o do rotor gera torque para

movimentação do rotor;

Os motores CC têm sido substituídos;

Desenvolvimento de técnicas de acionamento

de corrente alternada;

Viabilidade econômica;

Aplicações em que o motor CC é a melhor escolha:Máquinas de papel;Bobinadeiras e desbobinadeiras;Laminadores;Extrusoras;Prensas;Elevadores;Movimentação e elevação de cargas;Moinhos de rolos;Indústria de Borracha;Mesa de testes de motores.

O MOTOR CC

Aspectos construtivos É composto de duas estruturas magnéticas: o estator

e o rotor.

Estator:

Enrolamento de campo magnético;

Ímã permanente.

Rotor

Eletroímã composto de núcleo de ferro na superfície;

Sistema mecânico de comutação alimenta enrolamentos.

Figura 1: Exemplificação de um rotor e de um estator

Sistema mecânico de comutação

Comutador

○ Solidário ao eixo do rotor;

○ Possui diversas lâminas;

Enrolamentos do rotor conectados em série.

○ Inverte a corrente;

Escovas fixas.

○ Ligadas aos terminais de alimentação;

○ Exercem pressão sobre o comutador;

Figura 2: Sistema de comutação

Princípio de funcionamento

Tem-se um motor em que o estator é

composto por ímãs permanentes e o rotor,

uma bobina de fio de cobre;

Corrente elétrica gera campos magnéticos

Bobina comporta-se como ímã permanente.

Figura 3: Funcionamento do motor CC

(a) Polos opostos se atraem e bobina gira

por causa do torque;

Rotor em equilíbrio estável;

Força e torque nulos.

Comutação;

Repulsão intensa;

Novo torque;

Gira no mesmo sentido.

Rotor gira.

A comutação é baseada na mudança de

uma lâmina para outra;

Bobina curto-circuitada;

Liberação de energia armazenada;

Força eletromotriz induzida na espira;

Surgem faíscas;

Indução de força eletromotriz;

Enfraquecimento do fluxo de estator.

Figura 4: Esquema simplificado do motor cc

Controle de Velocidade Os três tipos mais comuns são:

• Controle pela tensão aplicada no campo: Mantém-se a tensão de armadura constante, e varia-se a corrente de campo, e consequentemente, o fluxo. A relação entre o fluxo e a velocidade é inversamente proporcional

• Controle pela resistência do circuito de armadura: Coloca-se um resistor em série com o circuito de armadura, com o intuito de variar a velocidade. Há uma enorme perda de energia devido à potência dissipada no resistor adicionado.

• Controle pela tensão aplicada na armadura: Mantém-se o fluxo constante e varia-se a tensão aplicada na armadura. Apresenta uma relação de proporcionalidade direta entre a tensão e a velocidade.

• Representação do circuito elétrico de um motor CC

Tipos de Excitação

Excitação do tipo Série:

• Bobinas de campo em série com o enrolamento da armadura;

• Só haverá fluxo quando a corrente da armadura for diferente de zero;

• O conjugado é função quadrática da corrente de armadura;

• Conjugado elevado em baixa rotação;

• Potência constante;• Velocidade muito elevada quando o

motor estiver descarregado.

Excitação do tipo Independente

Excitação do tipo Paralelo• Bobinas de campo em paralelo com

enrolamento da armadura;• Velocidade praticamente constante;• Velocidade ajustável pela variação da

tensão na armadura.

• Motor excitado externamente pelo circuito de campo;

• Velocidade praticamente constante e ajustável pela variação da tensão na armadura, mantendo-se o fluxo constante, ou pela variação do fluxo mantendo-se a tensão na armadura constante;

Excitação do tipo Composta

• Enrolamento de campo independente;

• Apresenta um fluxo mínimo, mesmo com o motor vazio.

Vantagens e desvantagens dos acionamentos em corrente contínua

Vantagens

Operação em 4 quadrantes com

custos relativamente mais baixos;

Ciclo contínuo mesmo em baixas

rotações;

Alto torque na partida e em

baixas rotações;

Ampla variação de velocidade;

Facilidade em controlar a

velocidade;

Os conversores CA/CC requerem

menos espaço;

Desvantagens

Os motores de corrente contínua

são maiores e mais caros que os

motores de indução, para uma

mesma potência;

Maior necessidade de manutenção;

Arcos e faíscas devido à

comutação de corrente por

elemento mecânico;

Necessidade de medidas especiais

de partida, mesmo em máquinas

pequenas.

FATORES QUE INFLUENCIAM A SELEÇÃO DO MOTOR CC

Grau de proteção

• No Brasil a norma de classificação de grau de proteção vigente é a ABNT NBR 6146.

• O grau de proteção mecânica é identificado pelas letras “IP” seguidas de dois algarismos característicos, podendo ainda, ou não, ser complementado por letras adicionais.

Tipos de Refrigeração

O tipo de refrigeração juntamente com o

grau de proteção e as exigências do local

de instalação, definem o tipo de motor.

São exemplos:

Motores abertos;

Motores totalmente fechados.

Exemplos de Motores

Motor aberto IGG Motor fechado IHS

CICLOS DE CARGAIntrodução

Regime Normalizados

Regime Contínuo S1

• Regime Contínuo S1

• Demonstração do Regime de tempo Limitado S2

Regimes Intermitentes de S3 a S8

Fator de duração de Ciclo;

Caracterização dos regimes visto o conceito

de Fator de Duração ;

Exigência de Conhecimento para selecionar o

Motor.

• Ilustração do regime intermitente periódico (S3)

• Apresentação do regime intermitente periódico composto com partidas (S4)

• Ilustração do regime intermitente periódico com frenagem por eletricidade (S5)

• Apresentação do Regime Contínuo composto com Carga Intermitente (S6)

• Demonstração do regime de funcionamento contínuo composto com frenagem elétrica (S7)

• Ilustração do regime de funcionamento contínuo composto com mudança periódica na relação entre a carga e velocidade de rotação (S8)

Classe de temperatura

A energia térmica é a transformação das perdas elétricas e

mecânicas ocorridas nos motores elétricos e ocasionam o

aquecimento das partes da máquina.

Os materiais isolantes dos enrolamentos começam a se

deteriorar com uma temperatura relativamente baixa, então

deve-se garantir o seu adequado desempenho.

A máxima temperatura permissível limita a máxima potência

disponível em um dado motor.

Os materiais isolantes presentes nas máquinas podem ser classificados termicamente em classes

Classes de temperaturas dos motores elétricos.

Parâmetros para análise da temperatura de motor

A temperatura ambiente, associada à

temperatura do meio refrigerante;

A temperatura do enrolamento, ou seja,

a temperatura média nas diferentes

regiões do mesmo;

A temperatura do ponto mais quente.

INTERFERÊNCIA DA TEMPERATURA E ALTITUDE EM UM MOTOR CC

Observações feitas para ocorrência de troca

de calor entre motor e ambiente.

Temperatura: referente ao meio externo.

“meio refrigerante”.

Altitude: localização de montagem do motor.

Implicações de um ar rarefeito e sua baixa

de densidade.

Temperatura

Motores com sistemas isolantes.

Faixa de temperatura ambiente até 40°C.

Excesso de temperatura deve ser suprida

pelo uso de materiais específicos.

O cálculo da sobrelevação é feito através

de tabelas.

Altitude

Mesma dissipação de calor até os 1000 m.

A partir de 1000 m os efeitos da altitude devem ser

analisados.

Maiores altitudes requerem menores potências.

Interferência da variação de densidade.

Redução de potência aumentam a velocidade de

operação.

Curvas de potência para T>40°C e A>1000m.

FORMAS CONSTRUTIVASIEC e ABNT

A instalação depende da disponibilização do local.

Tanto ABNT quanto a IEC consideram

características semelhantes para definir as formas

construtivas:

Forma de fixação do motor;

Existência e localização de mancais e tampas laterais;

Existência de eixo próprio e de segunda ponta de eixo.

Nomenclatura

Sistema de Codificação II: sistema completo.

“Arranjo de montagem internacional”, IM.

4 algarismos de caracterização.

Sistema de Codificação I: sistema simplificado.

Verificação da disposição do eixo (B ou V).

Algarismo (1 ou 2) para disposições gerais: pés,

flanges, tipos de pontas, tampas e fixação.

1º algarismo: Tipo de forma construtiva.

2º algarismo: referente à forma de fixação do motor

na superfície:

Utilização de pés ou flanges;

Utilização de maçais, presença de tampas laterais.

3º algarismo: Referente ao eixo e sua linha de

montagem, à existência de base comum com a

máquina e à existência ou não, e posicionamento, de

maçal de guia.

4º algarismo: Tipo de ponta de eixo.

CAIXA DE LIGAÇÃOPosicionamento

Os cabos de alimentação condizem com a disponibilidade

física da obra.

IEC e ABNT diferenciam métodos para nomenclatura.

ABNT:

Ponto de referência: caixa de ligação;

Analisa-se a posição da ponta de eixo;

Ponta à esquerda (E) e ponta à direita (D).

IEC:

Ponto de referência: ponta de eixo;

Analisa-se a posição da caixa de ligação;

Caixa à esquerda (D) e caixa à direita (E).

COMO SELECIONAR UM MOTOR CCCódigo do Motor

Dados Necessários

Código do Motor

Código do Motor

Motor 1GG

Motor 1GH

Dados Necessários

Tipo de Refrigeração e Grau de Proteção;

Tensão de armadura;

Potência/Conjugado e Rotação requeridos pela carga;

Tensão de Campo;

Forma Construtiva;

Posição da Caixa de Ligações e Entrada de Cabos;

Temperatura Ambiente e Altitude da Instalação;

Opcionais.

Tipo de refrigeração e grau de proteção

Determinam o tipo do motor a ser utilizado;

Motor 1GG possui IP 23;

Motor 1GH possui IP 23 podendo ser

aumentado para IP 54.

Opções para o motor 1GG:

Localização do ventilador;

Posição do ventilador;

Sentido da tomada de ar do ventilador.

Opções para o motor 1GH:

Dutos conectados a um lado (IP 23) ou ambos (IP

54);

Sentido do fluxo interno de ar pelo motor;

Posição de conexão dos dutos.

Tensão de armadura

Tensão de armadura requerida igual a

uma das tensões disponíveis, seleciona

a rotação pelo catálogo

Se for diferente, seleciona um motor

com uma tensão imediatamente acima

Potência/Conjugado requerido pela carga

Tensão de Campo

Tensões de campo padrão:

Tensões de campo fora do padrão

Forma construtiva

Posição da caixa de ligações e entrada de cabos

Devem estar inclusas no catálogo como itens

opcionais, a menos que seja padrão

Caixa de ligação

Deve ser escolhida juntamente à posição do

ventilador (motor 1GG) ou da conexão do duto de

refrigeração (motor 1GH)

Caixa de ligações é sempre vista da ponta do eixo

do motor

Temperatura ambiente e altitude de instalação

Opcionais Dispositivos de proteção e monitoramento;

Sensor de temperaturaTermistor PTC para alarme e/ou desligamentoMonitoramento do comprimento das escovas

Tacômetros e geradores de pulso; Rolamentos especiais para cargas radiais elevadas; Resistência de desumidificação; Monitoramento do fluxo de ar de refrigeração (para motores

1GG); Grau de severidade de vibração aumentado; Pintura em cor especial; Filtro e silenciador; Freios.