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DIMENSIONAMENTO DE MOTORES

COM CARGA ACIONADA

Eletricidade Industrial Fatec Mogi Mirim Prof. Gerson R. Luqueta

Para dimensionamento

necessitamos conhecer:

Conjugado requerido pela carga

Rotao requerida

Tipo de acoplamento

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Potncia nominal

No acoplamento direto dada por:

Onde: Pn = potncia nominal em Watts do motor

Cn= Conjugado nominal do motor em mN

n = rotao nominal do motor em rps

Conjugado com acoplamento

No acoplamento com redutor dada por:

Onde: Nac Rotao da carga em rps

Cc = Conjugado nominal da carga em mN

Nc = rotao nominal da carga em rps

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Conjugado com acoplamento

O rendimento do acoplamento dado por:

Onde: Pc = Potncia transmitida carga em Watts

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Conjugado da carga

x

cpc nkCC +=

Onde: Cc = Conjugado resistente da carga Cp = Conjugado da carga na rotao zero Kc = Constante que depende da carga x = parmetro do tipo de carga.

Carga constante

X=0

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Conjugado linear

X=1

Conjugado quadrtico

X=2

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Conjugado hiperblico

X=-1

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Conjugado resistente mdio

Conjugado resistente mdio

1

1.

12

1

1

1

2

+

+=

++

xnn

nnkCC

xx

cpRmed

X=0 cpRmed kCC +=

X=1 nkCC cpRmed2

1+=

X=2 2

3

1nkCC cpRmed +=

X=-1 CpCRmed =

12 nnnn ==

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Tempo de acelerao

O tempo de acelerao permite verificar se o motor consegue acionar a carga dentro das condies de estabilidade trmica.

o tempo que o motor gasta para acionar a carga desde a rotao zero at a nominal

O ideal que o tempo de acelerao seja menos que o tempo de rotor bloqueado.

Tempo de acelerao

Onde: Jm = Momento de inrcia do motor

Jce = Momento de inrcia da carga

CRmed = Conjugado resistente mdio

Cmmed = conjugado motor mdio.

+=

RmedMmed

cema

CC

JJnt 2

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Conjugado motor mdio

Motores categoria N e H:

Motores categoria D

81,9...45,0 max nnn

p

Mmed CC

C

C

CC

+=

n

n

p

Mmed CC

CC ..6,0

=

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Exemplo de dimensionamento

Bombas

Podem ser Radial, Helicoidal ou Axial

Para o dimensionamento devemos considerar: Rede eltrica

Ambiente

Formas construtivas

Caractersticas da bomba

Exemplo

Rede U=440V

F=60Hz

Partida Direta

Ambiente Atmosfera limpa

Caractersticas construtivas Horizontal

Rotao sentido horrio

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Exemplo

Caractersticas de bombeamento Conjugado mdio na carga(Ccn) = 500Nm

Rotao na bomba = 1750 rpm

Momento de inrcia na bomba (Jc) = 6kgm2

Acoplamento direto

Exemplo

Curva conjugado x rotao na bomba:

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Soluo

A) Rotao Acoplamento direto 1750 rpm = 29,17 rps

B) Potncia 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

Soluo

D) Constante Kc (conjugado quadrtico)

Kc = (Cc Cp)/n2

Kc = (500-60)/29,172 = 0,517

E) Conjugado resistente mdio:

Crmed = 60+1/3.0,517.(29,17)2

Crmed = 206,6 Nm

x

cpc nkCC +=

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E) Conjugado motor mdio

Cn = 50 kgfm

Cp/Cn = 2,2

Cmax/Cn = 2,3

Cmmed = 0,45.(2,2+2,5).50,3.9,81 = 1043 Nm

Soluo

F) Tempo de acelerao

Como acoplamento 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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Especificao final

Motor tipo gaiola de esquilo Potncia de 125CV Tenso 440 volts Frequncia 60 Hz 4 plos IP55 Classe isolao 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 elevao(m) Carga (t/h) Momento inrcia da correia (kgm2) Momento de inrcia da carga (kgm2) Conjugado de carga (Nm) Dimetro do tambor de acionamento (m) Dados de acoplamento

Dados de Clculo

Velocidade da correia = 4m/s Comprimento da correia = 15m Largura da correia = 75cm Altura de elevao = 5m Carga= 120 t/h Momento inrcia da correia = 3,2 kgm2

Momento de inrcia da carga = 8,8 kgm2

Dimetro do tambor de acionamento = 200mm Rendimento do acoplamento = 0,95 Fator de reduo do acoplamento = 0,334

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O que calcular:

Rotao do motor

Potncia requerida do motor

Conjugado mdio resistente

Conjugado motor mdio

Tempo de acelerao

Rotao do motor:

c

cc

D

Vn

.=

R

nn c=

Onde:nc = rotao do tamborDc = Dimetro do tamborR = fator de reduon = Rotao do motor

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Potncia requerida

Pt=P1+P2+P3

P1 = Potncia de acionamento em vazio

P2 = Potncia para transportar a carga na Horizontal

P3 = Potncia de elevao a uma altura H qualquer

Tabela P1

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Tabela P2

Tabela P3

CRmed

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Soluo

Caractersticas finais

Motor trifsico gaiola de esquilo

Potncia 7,5kW

Tenso 380V / 60Hz

6 plos

Categoria N (?)

Demais caractersticas conforme norma.

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Referncias

Curso de especificao de motores Eltricos da WEG

Apostila de motores eltricos WEG

Bibliografia bsica do curso.