Training made by SEW-EURODRIVE
Daniel Martin Paganini
Consultoria Técnica
Daniel Paganini \ DVEA \ 2009
Acionamentos
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
2
Agenda
Apresentação SEW?
História do acionamento
Redutores
Motores
Uso racional de energia
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Acionamentos
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
3
A SEW (Süddeutsche Elektromotoren-Werke, Fábrica de Motores
Elétricos do Sul da Alemanha), foi fundada em 1931 na cidade de
Bruchsal, e deu o primeiro passo no desenvolvimento de uma
tecnologia que iria revolucionar a indústria mundial: a produção
de motoredutores .
Empresa familiar com presença global e atuação local, a
SEW se destaca pela vanguarda tecnológica e por ser
um dos líderes mundiais no mercado de acionamentos.
SEW EURODRIVE
Solução em Movimento
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Acionamentos
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
4
SEW no Mundo
12 Fábricas 64 Montadoras
12 Mil Funcionários 1,8 Bilhões de Euros
SEW no Mundo
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5
BRUCHSAL
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Acionamentos
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6
MOVITRAC® LT P SEW no Brasil
2 Fábricas
4 Montadoras
1.100 Funcionários
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Acionamentos
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7
GUARULHOS
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Acionamentos
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8
Produtos e Serviços SEW EURODRIVE
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Acionamentos
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9
Motores e Servomotores
Motores Elétricos
Assíncronos
Servomotores Síncronos
e Assíncronos
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Acionamentos
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10
Motoredutores
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11
Redutores Industriais
Linha X
200.000 Nm
Linha MC
65.000 Nm
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12
Redutores Industriais
Linha ML
1.350.000 Nm
Linha XP
3.000.000 Nm
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13
Conversores de Freqüência
MOVITRAC® LT
MOVITRAC® B
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14
Conversores de Freqüência
Linha MOVIDRIVE® B
MOVIPLC®
I/O’s
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15
Servocontroladores MOVIAXIS® e MOVIDRIVE® B
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16
IHM
Interface Homem Máquina
Interface Homem Máquina
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17
Painéis Elétricos
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18
Soluções Completas em Automação Industrial
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19
Sistemas Descentralizados
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20
CDM® SEW
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21
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22
A Roda
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23
Origem das Engrenagens
China ~2600 a.C.
Da Vinci ~1500 d.C.
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24
Atualmente
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25
Principio de Arquimedes
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26
Principio de Funcionamento do Redutor
Entrada
rpm Nm rpm Nm
Saída
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27
Revolução Industrial
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28
1764 James Watt inventou a máquina a vapor
1850 Pittler constrói o primeiro torno de torreta
1867 Siemens constrói o primeiro dínamo
1872 F. v. Hefi-ter-Alteneck constrói o primeiro
motor CC
1880 Siemens constrói o primeiro elevador elétrico.
1887 N. Tesla inventa o motor AC
1889 J. H. Northop inventa o tear automático
... Início da Era industrial
Da transmissão por correia até o motoredutor
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29
Acionamentos Centrais
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30
Acionamentos Individuais
Tear 1779
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31
Vida moderna
SEW EURODRIVE
Solução em Movimento
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32
Motores elétricos
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Motor CC Excitação compound
Excitação independente
Excitação série
Imãs permanentes
Excitação paralela Motor universal
Motor CA
Monofásico
Linear
Trifásico
Assíncrono
Síncrono
Gaiola de
esquilo
Rotor
Bobinado
Imãs permanentes
Relutância
Pólos Salientes
Pólos magnéticos
Família de motores elétricos
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Motor CC Excitação compound
Excitação independente
Excitação série
Imãs permanentes
Excitação paralela Motor universal
Motor CA
Monofásico
Linear
Trifásico
Assíncrono
Síncrono
Gaiola de
esquilo
Rotor
Bobinado
Imãs permanentes
Relutância
Pólos Salientes
Pólos magnéticos
Família de motores elétricos
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Evolução do motor elétrico
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36
Principio de funcionamento do motor de indução
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37
Características do motor de indução
Rotação fixa
[ rpm ]
Escorregamento
Torque
[ Nm ]
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Curva característica
C, I
n
CP
Cmáx
CN
nsnN
IP
IN
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Fabricação do motor
Injeção do Alumínio
Estampo da chapa
Inserção do Eixo
Retífica do rotor
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Fabricação do motor
Estampo da chapa
Agrupamento de chapas Bobinagem
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Perdas no motor de indução
Perdas no Ferro ~ U, fPerdas no cobre/resistência ~ I²·R
Perdas por atrito e ventilação ~ n, n³
+ Perdas
Adicionais
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Rendimento e fator de potência
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Uso e Conservação
Motor Elétrico Alta Temperatura
O que é alta temperatura para motor elétrico?
20°C, 40°C, 100°C, 500°C?
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Classe de Isolação
B: T=80°C
F: T=105°C
H: T=130°C
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Especificação do motor elétrico
Número de partidas por hora;
Tempo de aceleração;
Refrigeração adequada;
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4646
Motor Elétrico
Zp Ip TempC, I
n
CP
Cmáx
CN
nsnN
IP
IN
Número de partidas por hora (ZP)
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TA I TempC, I
n
CP
Cmáx
CN
nsnN
IP
IN
Tempo de Aceleração (TA)
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Temperatura ambiente: até 40°C;
Altitude: 1000m;
Fluxo de ar de projeto
Refrigeração Adequada
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Para temperaturas de 40°C a 60°C;
Para altitudes maiores que 1000 m;
HTNNred ffPP
Refrigeração Adequada
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Informações de Mercado
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Qu
an
tid
ad
e
Potência
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Evolução do valor do R$/kWh
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
UHENPAL - Usina Hidro Elétrica Nova Palma Ltda
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Aplicação de motores
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Tanques de agitação
Planta com 40 tanques
Motoredutores de 1,5 kW @ 6 pólos, 20 x 40
24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)
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Tanques de agitação
Alterado o tipo do redutor
Motoredutores de 1,1 kW @ 4 pólos, 20 x 40
24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)
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R$ 27.000,00
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Tanques de agitação
Economia anual estimada em:
20 motores
40 motores
Pay back (simples): 18 meses
kWh = R$ 0,235 (Base Nov/2007)
R$ 54.000,00
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Bombas e Ventiladores
50% da aplicação de motores elétricos na indústria
Funcionamento a meia carga
Variação do fluxo por válvula
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Bombas
[kW]
Válvula
Variação de velocidade
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Sistema de ventilação
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59
Examplo: Instalação de ventiladores em automobilística
Status atual:
96 motores de pólos comutáveis
16/4 kW cada
Potência total instalada:
1.6MW
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Processo de reposição:
Motores de alto rendimento
com P=16 kW
Rotação controlada através da
diferença de temperatura pela
função de economia de
energia do MOVIDRIVE® ou
MOVITRAC®
Examplo: Instalação de ventiladores em automobilística
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Acionamentos
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61
0
50
100
150
200
250
200 400 600 800 1000 1200 1400
Lastmoment
Motormoment (High)
Motormoment (Low)
Curva de carga
Motor de pólos
comutáveis
Carga parcial
Versão:
Motor de pólos
comutáveis
P=16/4 kW
Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®
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Acionamentos
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62
0
50
100
150
200
250
200 400 600 800 1000 1200 1400
Aumento da rotação = aumento
do torque resistente
Aumento da freqüência
Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®
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Acionamentos
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63
0
50
100
150
200
250
200 400 600 800 1000 1200 1400
Aumento da frequencia
Aumento do torque com a
função economia de
energia do MOVIDRIVE®
MOVITRAC®
Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®
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Otimizando o conumo de energia:
Motores de pólos comutáveis
Potência média consumida:
Consumo por motor/ano:
Custo da energia/ano:
Todos motores (96):
Com motores de alto rendimento e
conversores MOVIDRIVE®/MOVITRAC®
com função economia de energia
Potência média consumida :
Consumo por motor/ano:
Custo da energia/ano:
Todos motores (96):
Economia por ano (total):
Economia por motor/ano:
11.6
83.500
7.000
670.000
10.0
72.000
6.000
581.000
89.000
930
kW
kWh
€
€
kW
kWh
€
€
€
€
Efeito colateral: Aumento da funcionalidade,
ajuste fino da rotação, potencial para mais economia de energia
Consumo de
energia:
- 14%
Amortização:
aprox. 2 anos
Exemplo: Ventiladores – Economia em números
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Aplicação em sistemas de transporte
Instalação típica:
100 a 150 motoredutores em transportadores (0,75 ~ 3,0 kW)
Variação de velocidade e carga
Ambiente agressivo
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Acionamentos
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Aplicação em sistemas de transporte
100%
400%
200%
Perfil de carga de um sistema de
transporte
Torq
ue
Segundos Minutos Horas (regime contínuo)
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Acionamentos
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Rendimento Motoredutor Std
50% 62,0%
75% 64,5%
100% 64,3%
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 64,8%
75% 67,0%
100% 67,4%
Rendimento Motor A.R.
50% 81,0%
75% 83,8%
100% 84,3%
67
Aplicação em sistemas de transporte
Uso da energia:
Rendimento Motor Std
50% 77,5%
75% 80,6%
100% 80,3%
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Acionamentos
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68
Aplicação em sistemas de transporte
Uso da energia:
STD A.R.
Carga Economia
50% 4,5%
75% 3,9%
100% 4,8%
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Acionamentos
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69
Aplicação em sistemas de transporte
Rendimento Motoredutor Std
50% 72,9%
75% 75,8%
100% 75,5%
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 76,1%
75% 78,8%
100% 79,3%
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Acionamentos
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7070
Aplicação em sistemas de transporte
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 64,8%
75% 67,0%
100% 67,4%
Rendimento Motoredutor Std
50% 72,9%
75% 75,8%
100% 75,5%
Uso racional da energia
Mudança na concepção do projeto
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Acionamentos
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71
in
out
P
PPerdasP
InP OutP
outinPerdas PPP
Rendimento Perda de potência
Fundamentos
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72
Método de partida e controle
Partida direta Partida por conversor de freqüência
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73
Método de partida e controle
Partida direta
Alta corrente de partida 3,5 .... 7 x IN
Alto conjugado de partida CP 2 ... 3 x CN
Rotação (n) dependente da carga
Faixa de sobrecarga 1,6 ...1,8 x CN
Número de partidas por hora limitado
Conjugado máximo CMÁX 2,2 ... 3 CN
AS/Kenndt.DRW
M, I
n
MA
MK
MN
nsynnN
IA
IN
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Método de partida e controle
Corrente de partida limitada 1,5 x IN
Conjugado de partida CP 1,5...2 x CN
Rotação independente da carga
Faixa de sobrecarga 1,5 x CN
Número de partidas por hora ilimitado
Controle e monitoração do motor
Partida por conversor de freqüência
UNetz
M,U
f
M
U
fN 2*fN0
MN
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Método de partida e controle
Regra: Usar conversor de freqüência economiza energia!
Será? – Sempre? Em quais situações isso é regra?
Transportador de correia
Após ligado, acionamento permanece na rotação nominal por um longo período.
O tempo de partida e parada é menor que 10 segundos.
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Método de partida e controle
Partida direta
Perdas no motor com partida direta:
Motor: Atrito, perdas Joule, magnetização ...
Cabos: Perdas ôhmicas, perdas capacitivas
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Método de partida e controle
Perdas no motor AC – acionado por conversor
MainsLossMLoss PP ,, 1,1
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
P / PN [ ]
[ ]
PL
os
s [
W]
Sendo acionado por conversor, as
perdas no motor aumentam em
aproximadamente 10%.
(com referencia apenas ao motor, VDE 0530 Bbl2)
na rede
com conversor
na rede
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Método de partida e controle
Perdas no acionamento com conversor vs partida direta
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79
Método de partida e controle
Como fazer para reduzir o consumo de energia em acionamentos?
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80
Métodos para reduzir o consumo de energia
Reduzir a potência requerida Pout :
- Reduzindo a rotação de saída do conversor
- Reduzindo o torque da carga
- Reduzindo atritos
- Elementos de transmissão rígidos
- Contra peso
-…
- Desligando
Reduzir as perdas PPerdas :
- Aumentando o nível de rendimento do motor
- Aumentando o rendimento do conversor
- Abandonar funções não necessárias
- Reutilizar a energia
- Uso direto em outro conversor
- Fonte de alimentação regenerativa
- Armazenamento de energia
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Desenvolvimento SEW
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Uso do MOVIGEAR®
Reduzir a potência requerida Pout :
- Reduzindo a rotação de saída do conversor
- Reduzindo o torque da carga
- Reduzindo atritos
- Elementos de transmissão rígidos
- Contra peso
-…
- Desligando
Reduzir as perdas PPerdas :
- Aumentando o nível de rendimento do motor
- Aumentando o rendimento do conversor
- Abandonar funções não necessárias
- Reutilizar a energia
- Uso direto em outro conversor
- Fonte de alimentação regenerativa
- Armazenamento de energia
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Acionamentos
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83
Uso do MOVIGEAR®
Métodos para redução do consumo de energia MOVIGEAR®
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
P / PN [ ]
[ ]
PL
oss [
W]
PLoss-Movigear®
-Movigear®
Motor Standard
com conversor
e freioPLoss
A diferença:
Comparado com um motor
standard com conversor ,
o MOVIGEAR® economiza
até 300 W
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Acionamentos
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
84
Vantagens adicionais do MOVIGEAR
Controle individual de
cada MOVIGEAR®
Reduzido número de
componentes
Sem necessidade de
cablagem de rede
fieldbus
Evita o risco de falhas
“escondidas” na
cablagem de rede
fieldbus
Comissionamento
reduzido
Tempo de projeto e
instalação reduzidos
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Acionamentos
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85
Comparativo
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Acionamentos
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86
Comparativo
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Acionamentos
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87
Conclusão
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Acionamentos
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
88
Treinamentos Técnicos
Daniel Paganini
Email: [email protected]
Engenharia de Aplicação
Apresentação disponível em:
www.slideshare.net
Contatos na SEW
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Acionamentos
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
89
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento
24
Motoredutores \ Produtos Elêtronicos \ Redutores Industriais \ Service
DVEA \ Marcio \ 12 - 2006
Muito
Obrig
ado !!!
Muito
Obrig
ado !!!