FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
ENGENHARIA MECATRÔNICA
DISCIPLINA: CIRCUITOS ELÉTRICOS II
EXPERIÊNCIA N.º 01 – M!"#$ E%&!"'($) P!*+(', # (-,+
ALUNO / S : ARTH ARTHUR UR PEREI PEREIRA RA MATTOS MATTOS RA: 0120 0120034 0345 5 CARLOS EDUARDO GUALDI RA: 01200367 LEANDRO 8UIN 9UIBAO RA: 012003
PROF. ALCINDO ANTONI;88I PIRACICABA 01
OB
INTRODUÇÃO TE>RICA Motor elétrico é ma má!ina destinada a transformar energia elétrica em mec"nica. #s de corrente alternada e em particlar os trifásicos de indção, são os mais tilizados de todos, pois combinam constrção simples, csto redzido, grande versatilidade de adaptação aos diferentes tipos de cargas, menor taman$o, menor peso, e%igem menos mantenção, além de apresentarem os mel$ores rendimentos. #s principais tipos de motores são& Motor de indção Motor de corrente cont'na Motor s'ncrono ervomotores Motores de asso • • • • •
#s servomotores e motores de passo necessitam de m *driver* pr+prio para o se acionamento e tais conceitos fogem abordagem no momento. # motor de indção fnciona normalmente com velocidade constante, !e varia ligeiramente com a carga mec"nica aplicada ao ei%o (escorregamento o deslizamento). ão ade!ados para !ase todos os tipos de má!inas acionadas encontradas na prática e atalmente é poss'vel controlarmos a velocidade dos motores de indção com o a%'lio de conversores de fre!ncia. ara garantir a proteção do operador da má!ina, ma se!ncia genérica de operações dos elementos necessários partida e manobra de motores é mostrada na /gra, envolvendo os segintes dispositivos& 0. S#(('+,-#+!& + pode ser operado sem carga. 1sado drante a mantenção e veri/cação do circito. 2. P"!#?@ (+!", (""#+!#$ # ("!('"('!& 3estina-se proteção dos condtores e e!ipamento do circito 4. P"!#?@ (+!", (""#+!#$ # $"#(,", & 3estina-se a proteger as bobinas do enrolamento do motor (correntes poco acima da nominal).
5. D'$$'!'$ # -,+",& 3estinam-se a ligar e desligar o motor de forma segra, o se6a, sem !e ocorra o contato do operador no circito, onde circla a maior corrennte
M,!#"',% U!'%',
7ancada didática com os segintes componentes& Fonte de tensão trifásica M+dlo de dis6ntores, com pelo menos m dis6ntor tripolar e m dis6ntor bipolar M+dlo rel térmico M+dlo 8ontator M+dlo botoeiras, dotado de ma botoeira normalmente aberta e ma botoeira normalmente fec$ada Motor trifásico • •
• • •
•
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL a) 9igar o motor obedecendo aos dados da placa. b) Montar o diagrama de potncia de acordo com a imagem para ma partida direta e observar o fncionamento. c) Montar o diagrama de comando de acordo com a imagem e realizar os testes de fncionamento.
RESULTADOS
3e acordo com a montagem realizada nesse e%perimento, pdemos estdar m sistema de partida de m motor trifásico 22:; em m sistema de controle dotado de m botão para partida, m botão para parada e ainda a proteção de m rel térmico !e desliga o motor em caso de sobrecarga. 8omo foi instalado m contato normalmente aberto do contator <0 em paralelo com o botão 0, temos o c$amado contato de selo, o se6a, se pressionarmos e soltarmos o botão de partida, o motor continará em fncionamento até !e o circito de comando se6a interrompido, !e acontece !ando é pressionado o botão : o então acontece a sobrecarga, desarmando o contato a%iliar de F0.
# motor tilizado é da marca =>?, 8ategoria @, regime de trabal$o 0 e potncia nominal de :,A 8;, podendo ser sado em 4B: ; o em 22: ; trifásico. a rotação nominal é de 0C4: DM e corrente nominal em 22: ; é de 2.2A Emper. # rendimento nominal é de G e a proteção da carcaça é avaliada em H A5, o se6a, esse motor é protegido contra corpos estran$os de dimensão sperior a 0mm e . Etravés da placa do motor, obtivemos caracter'sticas importantes para o fncionamento do motor, sendo elas&
P!*+(', N-'+,% I a potncia mec"nica má%ima !e o motor pode fornecer no se ei%o em regime de trabal$o normal e sob condições nominais. Jrata-se, portanto, da potncia de sa'da do motor, a !al está especi/cada na placa de identi/cação. @a prática tilizam-se as nidades de cv, K e = e ses mLltiplos. E norma brasileira, recomenda o so do att como nidade de potncia, sendo também aceito o cv. >m geral esta potncia referese ao regime de trabal$o cont'no, o se6a, de forma ininterrpta.
F,!" # S#"'? # fator de serviço representa ma reserva de potncia !e o motor possi e !e pode ser sada em regime cont'no (este tipo de regime é também c$amado de regime 0, de acordo com as normas nacionais e internacionais). E potncia !e pode ser obtida do motor é assim a potncia nominal (indicada na placa) mltiplicada pelo fator de serviço. Nando não for indicado m fator de serviço, signi/ca !e o motor não possi reserva de potncia. Nando a potncia efetivamente tilizada corresponde nominal mltiplicada pelo fator de serviço deve-se admitir ma elevação de temperatra de 0:: gras 8elsis além do limite de temperatra da classe de isolação do motor. 3e acordo com as normas, !ando o fator de serviço for tilizado, pode também $aver alterações em algmas das caracter'sticas do motor, tais como o fator de potncia e o rendimento. 8ontdo, o tor!e de partida, o tor!e má%imo e a corrente de partida não devem sofrer alterações. # fator de serviço não deve ser confndido com a sobrecarga moment"nea do motor, a !al vale por crtos per'odos de tempo. 3e acordo com a norma brasileira, motores de aplicação geral devem sportar ma sobrecarga de tor!e de :G da acima do nominal por 0A segndos. Mesmo motores sem indicação de fator de serviço possem ma determinada capacidade de sobrecarga por tempo limitado. Mitos fabricantes fornecem a crva de sobrecarga do motor, a !al serve também como referncia para o a6ste dos dispositivos de proteção do motor.
T#+$@ N-'+,% I a tensão de trabal$o do motor em condições normais, não deve ser e%cedida sob per'odos prolongados de tempo sob risco de avariar o motorO é a tensão de pro6eto do motor. ela norma brasileira @7D C:P5 antiga, todo o motor deve ser capaz de fncionar satisfatoriamente !ando alimentado tanto com tensão 0:G abai%o como 0:G acima da tensão nominal, desde !e a fre!ncia se6a a nominal. E nova norma @7D C:P5 estabelece ma nova sistemática para a operação do motor sob fre!ncia e tensão com desvios em relação aos valores nominais. E combinação das variações de fre!ncia e tensão são en!adradas em das zonas& E e 7, conforme
mostra a /gra a segir. # motor deve ser capaz de operar continamente na zona E apresentando, contdo algns desvios nas caracter'sticas nominais. E elevação de temperatra pode também ser sperior !ela !e ocorreria em operação normal. @a zona 7, o motor também deve ser apto a fncionar por tempo limitado, apresentando, no entanto, desvios speriores !eles da zona E e com elevação de temperatra também maior. >m ambas as zonas de operação, no entanto, o motor deve ser capaz de fornecer o se tor!e nominal. #s motores são em geral fabricados para operação nma temperatra ambiente má%ima de 5: gras 8elsis e ma altitde má%ima de 0::: metros acima do n'vel do mar. Fora destas condições e%istem alterações nas caracter'sticas nominais, especialmente a potncia nominal !e será redzida.
RPM I a velocidade nominal de rotação do motor, dada em nmero de revolções por minto.
C,!#"',
1m motor elétrico não apresenta o mesmo con6gado para diferentes rotações. E medida !e vai acelerando, o valor do con6gado altera, ad!irindo valores !e vão depender das caracter'sticas de constrção do motor (normalmente do formato do rotor). E variação do con6gado não é linear e não e%iste relação de proporcionalidade com a rotação. >%istem trs categorias de con6gados de/nidos por norma !e determinam a relação do con6gado com a velocidade e a corrente de partida dos motores trifásicos, sendo cada ma ade!ada a m tipo de carga. 8ategoria @ Q con6gado de partida normal, corrente de partida normal, bai%o escorregamento. E maior parte dos motores encontrados no mercado
pertencem a esta categoria, e são indicados para o acionamento de cargas normais como bombas e má!inas operatrizes. 8ategoria K Q con6gado de partida alto, corrente de partida normal, bai%o escorregamento. >mpregado em má!inas !e e%igem maior con6gado na partida como peneiras, transportadores carregadores, cargas de alta inércia e otros. 8ategoria 3 Q con6gado de partida alto, corrente de partida normal, alto escorregamento (sperior a AG). 1sado em prensas concntricas e má!inas semel$antes, onde a carga apresenta picos peri+dicos, em elevadores e cargas !e necessitem de con6gados de partida mito altos e corrente de partida limitada.
R#'-#
8ada tipo de má!ina e%ige ma condição de carga diferente do motor. 1m ventilador o ma bomba centr'fga, por e%emplo, solicita carga cont'na, en!anto ma prensa pncionadora, m gindaste o ma ponte rolante solicita carga alternada (intermitente). # regime de serviço de/ne a reglaridade da carga a !e o motor é sbmetido. E escol$a do tipo do motor deve ser feita pelo fabricante da má!ina a ser acionada, comprando o motor mais ade!ado a se caso. Nando os regimes padrões não se en!adram e%atamente com o per/l da má!ina, deve escol$er m motor para condições no m'nimo mais e%igentes !e a necessária. #s regimes padronizados estão de/nidos a segir& Degime cont'no (0) Degime de tempo limitado (2) Degime intermitente peri+dico (4) Degime intermitente peri+dico com partidas (5) Degime intermitente peri+dico com frenagem elétrica (A) Degime cont'no com carga intermitente () Degime cont'no com frenagem elétrica (C) Degime cont'no com mdança peri+dica na relação cargaRvelocidade de rotação (B) Degime especiais. • • • • • • • •
•
G", # "!#?@
I a indicação das caracter'sticas f'sica dos e!ipamentos elétricos, referenciando-se a permissão da entrada de corpos estran$os para se interior. I de/nido pelas letras H segidas por dois algarismos !e representam& 0S algarismo& indica o gra de proteção contra a penetração de corpos s+lidos estran$os e contato acidental : - sem proteção
0 - corpos estran$os de dimensões acima de A: mm 2 - corpos estran$os de dimensões acima de 02 mm 5 - corpos estran$os de dimensões acima de 0 mm A - proteção contra acLmlo de poeiras pre6dicial ao e!ipamento - proteção total contra a poeira 2S algarismo& indica o gra de proteção contra a penetração de ága no interior do e!ipamento& : - sem proteção 0 - pingos de ága na vertical 2 - pingos de ága até a inclinação de 0AS com a vertical 4 - ága de c$va até a inclinação de :S com a vertical 5 - respingos de todas as direções A - 6atos de ága de todas as direções - ága de vagal$ões C - imersão temporária B - imersão permanente
R#+'-#+!
I a porcentagem da potncia nominal informada pelo fabricante !e irá efetivamente ser convertida em trabal$o mec"nico pelo motor. Nanto maior e mais pr+%imo de 0, menos energia é desperdiçada pelo motor através de perdas, em especial por calor, r'do e vibração. # fncionamento do motor de indção trifásico estdado é composto basicamente do >stator e Dotor. # espaço entre o estator e o rotor é denominado entreferro. # estator constiti a parte estática e o rotor a parte m+vel. # estator é composto de c$apas /nas de aço magnético tratadas termicamente o de aço sil'cio para redzir ao m'nimo as perdas por correntes parasitas e $isterese. >stas c$apas tm o formato de m anel com ran$ras internas (vista frontal) de tal maneira !e possam ser alo6ados enrolamentos, os !ais por sa vez, !ando em operação, deverão criar m campo magnético no estator. # rotor também é composto de c$apas /nas de aço magnético tratadas termicamente, com o formato também de anel (vista frontal) e com os enrolamentos alo6ados longitdinalmente. >%istem dois tipos de má!ina de indção& Motor o ?erador de Hndção ?aiola de es!ilo& @o !al o rotor é composto de barras de material condtor !e se localizam em volta do con6nto de c$apas do rotor, crto-circitadas por anéis metálicos nas e%tremidades.
Motor o ?erador de Hndção com rotor 7obinado& @o !al o rotor é composto de enrolamentos distrib'dos em torno do con6nto de c$apas do rotor. # motor de indção é o motor de constrção mais simples. >stator e rotor são montados solidários, com m ei%o comm aos TanéisU !e os compõem. # estator é constit'do de m enrolamento trifásico distrib'do niformemente em torno do corpo da má!ina, para !e o V%o magnético resltante da aplicação de tensão no enrolamento do estator prodza ma forma de onda espacialmente senoidal. E onda eletromagnética prodzida pelo enrolamento é ma fnção senoidal do espaço e do tempo. E aplicação de tensão alternada nos enrolamentos do estator irá prodzir m campo magnético variante no tempo !e devido distribição niforme do enrolamento do estator irá gerar m campo magnético resltante girante na velocidade proporcional fre!ncia da rede trifásica. # V%o magnético girante no estator atravessará o entreferro e por ser variante no tempo indzirá tensão alternada no enrolamento trifásico do rotor. 8omo os enrolamentos do rotor estão crto circitados essa tensão indzida fará com !e circle ma corrente pelo enrolamento do rotor o !e por conse!ncia ira prodzir m V%o magnético no rotor !e tentará se alin$ar com o campo magnético girante do estator. 8omo o valor das tensões indzidas no rotor no caso de rotor bobinado dependem da relação de espiras entre o rotor e o estator, o estator pode ser considerado como o primário de m transformador e o rotor como se secndário.