Acionamento de Motores Eletricos

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Acionamento de Motores Eletricos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR - UFPA

INSTITUTO DE TECNOLOGIA DO PAR ITEC

FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA FEM

INSTRUMENTACAO E CONTROLE EM PROCESSOS INDUSTRIAIS

PESQUISA SOBRE ACIONAMENTO DE MOTRES ELTRICOS

Bruno Rodrigues Saraiva/ 09188000001

Daniel Lima de Lima/ 09188002901

Diego da Silva Carvalho/ 09188001101

Sileno Espindula Dias/ 09021000901

Belm do Par

2013

ACIONAMENTO DE MOTRES ELTRICOS

Motor eltrico uma mquina destinada a converter energia eltrica em energia mecnica. o mais utilizado de todos os motores eltricos, pois combina a facilidade de transporte, economia, baixo custo, limpeza e simplicidade de comando. So mquinas de fcil construo e fcil adaptao com qualquer tipo de carga.

As mquinas que atualmente conhecemos no produzem energia, elas convertem outros tipos de energia em energia mecnica para que possam funcionar. Assim como j dizia Lavoisier: Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. Ou seja, nada pode ser criado do nada, apenas transformado de algo j existente. Um exemplo disso o nosso querido e velho liquidificador. Ele converte a energia eltrica em energia mecnica para que possa processar os alimentos. Hoje, em face da grande necessidade de se poupar a camada de oznio da emisso de gases poluentes, os motores eltricos esto sendo largamente utilizados em veculos automotores com o intuito de economizar energia e poupar o meio ambiente. Gases poluentes, como o dixido de carbono que liberado dos escapamentos de veculos automotores e das chamins das fbricas, tm um grande poder de destruio na camada de oznio.

O funcionamento dos motores eltricos est baseado nos princpios do eletromagnetismo, mediante os quais, condutores situados num campo magntico e atravessados por corrente eltrica, sofrem a ao de uma fora mecnica, fora essa chamada de torque.

Existem vrios tipos de motores eltricos, dos quais os principais so os de corrente contnua e de corrente alternada. Os motores de corrente contnua so mais caros, pois necessrio um dispositivo que converte a corrente alternada em corrente contnua. J os motores de corrente alternada so mais baratos e os mais utilizados, pois a energia eltrica distribuda em forma de corrente alternada, reduzindo assim seu custo.

Corrente contnua: corrente na qual possui fluxo contnuo e ordenado de eltrons sempre na mesma direo.

Corrente alternada: uma corrente cuja magnitude e direo varia ciclicamente. Ou seja, h variao de corrente eltrica, ao contrrio da corrente contnua.

Acima est a figura de um esquema simplificado de um motor eltrico. Ele possui um im que produz um campo de induo magntica, um cilindro onde esto os condutores e fios que so ligados a um gerador.

1) CONTROLE DOS MOTORES ELTRICOS

1.1) Funes principais do controle

As funes principais do controle de um motor so: partida, parada, direo de rotao, regulao da velocidade, limitao da corrente de partida, proteo mecnica, proteo Eltrica, etc. A figura 1.1 mostra um motor de induo trifsico tpico.

1.2) Partida

Um motor s comea a girar quando o momento de carga a ser vencido, quando parado, for menor do que seu conjugado de partida.

1.3) Parada

Em determinadas aplicaes h necessidade de uma rpida desacelerao do motor e da carga. Ao ser desligado o motor da linha de alimentao utiliza-se um dispositivo de inverso de rotao com o motor ainda rodando. A parada ou desligamento do motor da rede efetua-se atravs de um rel impedindo-o de partir na direo contrria. No caso de motores sncronos emprega-se frenagem dinmica.

1.4) Sentido de rotao

A maior parte dos motores (exceto alguns, por exemplo: motores monofsicos, como o de plo sombreado e o de repulso) podem ser empregados nos dois sentidos de rotao dependendo apenas de um controle adequado.

1.5) Regulao da velocidade

Os motores de C.A., exceto os universais, so mquinas de velocidade constante. H, entretanto, possibilidade de serem religadas as bobinas do estator de um motor de induo, de tal maneira a duplicar o nmero de plos e, desta forma, reduzir a velocidade metade, onde os estatores podem ser construdos com dois enrolamentos independentes, calculados para o nmero de plos que se deseja, conseguindo-se por meio de plos reversveis (variao de plos) e com reduzido nmero de conexes variar a velocidade sncrona do motor.

Cada um destes bobinados pode ento ser ligado de forma a possibilitar duas velocidades, na razo de 2:1, obtendo-se assim quatro velocidades sncronas independentes; contudo, no podero proporcionar quaisquer velocidades intermedirias.

Com motores de induo de rotor bobinado possvel obter-se qualquer velocidade desde zero at aproximadamente a velocidade de sincronismo, mediante a variao de uma simples resistncia ligada ao bobinado do rotor, e que no implica em aquecimento do mesmo, pois, as perdas na resistncia so externas ao motor.

Um outro mtodo de regulao da velocidade dos motores de C.A., que permite obter no eixo uma velocidade que pode ir desde zero at o dobro da velocidade sncrona, pelo conhecido sistema do rotor com comutador, atravs de decalagem das escovas.

Outra possibilidade de alterao de velocidade nos motores de induo atravs do inversor de freqncia, o qual possibilita o controle do motor CA variando a freqncia, mas tambm realiza a variao da tenso de sada para que seja respeitada a caracterstica V/F ( Tenso / Freqncia) do motor.

Nos motores de corrente contnua, a velocidade pode ser regulada pela insero de um reostato no circuito de campo, para proporcionar ajustes no fluxo.

1.6) Limitao da corrente de partida

A ligao dos motores a uma rede eltrica pblica deve observar as prescries para este fim, estabelecido por norma.

Normalmente, procura-se arrancar um motor a plena tenso a fim de se aproveitar ao mximo o binrio de partida. Quando o arranque a plena tenso de um motor eltrico provoca uma queda de tenso superior mxima admissvel, deve-se recorrer a um artifcio de partida com tenso reduzida, tendo porm o cuidado de verificar se o torque suficiente para acionar a carga.

H dois mtodos para reduzir a tenso na partida:

a) Fornecer corrente tenso normal, fazendo-se com que o motor, temporariamente, seja conectado rede, com o enrolamento para uma tenso superior, empregando-se o sistema de partida em estrela-tringulo;

b) Fornecer corrente em tenso abaixo da normal por meio de resistncias, indutncias ou autotransformador. Todos os sistemas de partida com tenso reduzida apresentam (em oposio vantagem da reduo da corrente) a desvantagem de que o momento ou conjugado de arranque reduz-se na proporo do quadrado da reduo da tenso fornecida ao motor.

1.7) Proteo Mecnica

Os motores devem ser protegidos tanto para a proteo do pessoal de servio como contra influncias prejudiciais externas para o prprio motor, devendo satisfazer aos requisitos de segurana, preveno de acidentes e incndios. A carcaa do motor serve para fix-lo no local de trabalho e proteg-lo conforme o ambiente onde ser instalado. construda de maneira a englobar as diversas modalidades de proteo mecnica para satisfazer s exigncias das normas, referentes s instalaes e mquinas para as quais sero destinados os motores.

Basicamente, entretanto, as protees mecnicas classificam-se em trs categorias: prova de pingos e respingos, totalmente fechados e prova de exploso.

Motor prova de pingos e respingos todas as partes rotativas, ou sob tenso, so protegidas contra gua gotejante de todas as direes, no permitindo a entrada direta ou indireta de gotas ou partculas de lquidos ou objetos slidos que se derramem ou incidam sobre o motor.

Motor totalmente fechado Este tipo de motor de tal forma encerrado que no h troca do meio refrigerante entre o exterior e o interior do invlucro, no sendo necessariamente estanque. Dependendo das caractersticas requeridas, tais motores podem dispor ou no de ventilador para refrigerao.

Motor prova de exploso So motores construdos para servio em ambientes saturados de gases e poeira, suscetveis ao perigo de inflamao rpida, no podendo provocar a mesma, quer por meio de fasca ou pelo alto aquecimento. Seu invlucro resiste a exploses de gases ou misturas explosivas especificadas no seu interior, e impede que uma atmosfera inflamvel circundante sofra ignio por isso.

1.8) Proteo eltrica

Como todo motor est sujeito a sofrer variaes do ponto de vista eltrico, h, portanto, convenincia em proteg-lo. Em geral, as protees principais necessrias so contra: curto-circuito, sobrecargas, baixa tenso, fase aberta, reverso de fase, defeitos internos etc.

Os dispositivos de proteo fazem operar os mecanismos de desligamento no caso de existir uma predeterminada condio.

2) Elementos de um circuito de acionamento e proteo de motores eltricos.

Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos eltricos a noo de que os objetivos principais dos elementos em um painel eltrico so:

a) proteger o operador e

b) propiciar uma lgica de comando.

Partindo do princpio da proteo do operador, uma seqncia genrica dos elementos necessrios partida e manobra de motores mostrada na figura 2.1. Nela podem-se distinguir os seguintes elementos:

A) Seccionamento: S pode ser operado sem carga. Usado durante a manuteno e verificao do circuito.

B) Proteo contra correntes de curto-circuito: Destina-se a proteo dos condutores do circuito terminal.

C) Proteo contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do enrolamento do motor.

D) Dispositivos de manobra: destina-se a ligar e desligar o motor de forma segura, ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de potncia, onde circula a maior corrente.