Motores controlados electronicamente

DOSSIER Eng. JoĂŁo Pratas, Eng. Luis Reis Neves SEW-EURODRIVE PORTUGAL Tel.: +351 231 209 670 . Fax: +351 231 203 685 infosew@sew-eurodrive.pt . www.sew-eurodrive.pt

MOTORES CONTROLADOS ELECTRONICAMENTE Os Conversores de Frequência, para alÊm da capacidade inerente para simplificar processos produtivos, permitem optimizar o desempenho dos motores elÊctricos. A título pråtico, apresenta-se um exemplo de aplicação de uma måquina a operar em unidade industrial.

1. INTRODUĂ‡ĂƒO Os motores elĂŠctricos sĂŁo mĂĄquinas destinadas a transformar energia elĂŠctrica em energia mecânica. Os motores de indução assĂ­ncronos trifĂĄsicos sĂŁo os tipos de motores mais usados pois, tĂŞm baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e facilidade de comando, construção simples, versatilidade de adaptação Ă s cargas e bons nĂ­veis de rendimento. Os motores de indução sĂŁo caracterizados pela existĂŞncia de um elemento mĂłvel – rotor –, girando normalmente em torno de um elemento coaxial – estator –, e separados entre si por um espaço de ar – entreferro. Desde meados dos anos 80 que o desenvolvimento dos microprocessadores e dos transĂ­stores de potĂŞncia tĂŞm incrementado significativamente a aplicação de Conversores de FrequĂŞncia, designados por CF neste artigo. Actualmente, as caracterĂ­sticas do motor trifĂĄsico controlado por CF igualam, ou atĂŠ superam, a performance de um motor CC convencional.

possuem sistemas intuitivos de programação e parametrização, podendo ser executados atravÊs de consolas ou, frequentemente, por PC. Adicionalmente, Ê usual a disponibilização de ferramentas de diagnóstico, nomeadamente, osciloscópio. Obviamente, que as vantagens dos CF apenas podem ser exploradas sem restriçþes se forem respeitadas todas as regras do projecto, designadamente a selecção, a instalação e a colocação em funcionamento.

2. MOTORES DE INDUĂ‡ĂƒO TRIFĂ SICOS LIGADOS DIRECTAMENTE Ă€ REDE

Os CF oferecem outras vantagens tÊcnicas, como por exemplo, arranques e paragens suaves, implementação råpida de elevados níveis de protecção, optimização do factor de potência, poupança de energia, etc.

Os motores de indução são equipamentos robustos, de reduzido custo, com tempo de vida longo e reduzida manutenção. As principais características de operação, dependendo da potência nominal PN e do número de pólos, são a corrente de arranque IA (3.5 ‌ 7 x IN), o binårio de arranque M A (2 ‌ 3 x MN), a velocidade dependente da carga (valores de escorregamento: 2 .. 8% ou 30 .. 120 rpm de perda de velocidade ao binårio måximo, referidas a 1500 rpm) e capacidade de sobrecarga permissível 1.6 .. 1.8 x MN.

Os CF podem ser controlados e monitorizados atravĂŠs de entradas e saĂ­das “fĂ­sicasâ€? ou via bus de campo. Estes sĂŁo de fĂĄcil utilização e

3. MOTORES DE INDUĂ‡ĂƒO TRIFĂ SICOS CONTROLADOS POR CF A utilização de CF permite explorar ao mĂĄximo as caracterĂ­sticas dos motores de indução. Estas caracterĂ­sticas variam em função do mĂŠtodo de controlo e da atribuição motor/CF. Uma caracterĂ­stica de particular relevo ĂŠ a frequĂŞncia base (fbase). De uma maneira simplista, pode-se dizer que esta frequĂŞncia indica a partir de que valor existe enfraquecimento do campo. 3.1. Comportamento com fbase = 50Hz Quando fbase = 50 Hz, tal significa que o motor opera com binĂĄrio constante atĂŠ 50 Hz (1500 rpm para um motor de 4 pĂłlos) e que acima dessa frequĂŞncia perde binĂĄrio. A tensĂŁo aplicada ao motor cresce (tal como a frequĂŞncia) atingindo o seu valor nominal quando a fbase for alcançada. A partir desse ponto, mantĂŠm-se constante. No que diz respeito Ă potĂŞncia do motor, ĂŠ crescente atĂŠ ao seu valor nominal (situação que ocorre a 50 Hz). Mantendo-se constante apĂłs a verificação desta condição. Os grĂĄficos da figura 2 demonstram o que foi anteriormente mencionado.

Figura 1 . Moto-redutores SEW com motor da SĂŠrie DR.

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3.2. Comportamento com fbase = 87Hz – ExtensĂŁo da gama de binĂĄrio constante Em muitas aplicaçþes, ĂŠ necessĂĄrio alongar a gama de binĂĄrio constante atĂŠ rotaçþes mais elevadas. Nestes casos, o que se faz ĂŠ passar a fbase SDUD +] +] [ Ăœ 1HVWH PšWRGR R PRWRU GH 9 9 š ligado em triângulo. Normalmente, os motores com potĂŞncia superior a 4 N: SRVVXHP WHQVÆHV QRPLQDLV GH 9 QÂśR SRGHQGR HVWH PšWRGR

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DOSSIER ELECTRĂ“NICA DE POTĂŠNCIA

f 'LDJUDPD GH &DUJD GH PRWRU HOšFWULFR GH N: DQWHV H DSÂV D aplicação de CF.

Figura 6 . Diagrama de Carga de motor elĂŠctrico de 22kW.

Tabela 1 . Quadro de poupanças energÊticas e económicas.

Motor

Consumo anual estimado s/ CF [kWh]

Consumo anual estimado c/ CF [kWh]

Economia energĂŠtica anual estimada1 [kWh]

Poupança em euros2 [`]

N:

95 227

40 045

55 182

5 518,22

1

Considerando um funcionamento do motor 6257 h/ano (24h com 5 dias de trabalho semanal).

2

Considerando um custo de ` SRU N:K

A aplicação do CF ao motor de 22kW, resulta numa redução do consumo de energia da ordem dos 56%. Esta redução no consumo, admitindo que o comportamento Ê uniforme, poderå levar a poupanças energÊticas atÊ 55 182kWh, considerando que o motor em causa tem um funcionamento de 6257h/ano. Na Tabela 1, apresenta-se o quadro de poupanças energÊticas e económicas que se estimam para 6257 horas de funcionamento por ano. Os consumos anuais estimados, foram calculados com base em auditorias de 48h realizadas antes e depois da instalação dos CF.

6. CONCLUSĂƒO O controlo electrĂłnico, para alĂŠm da simplificação de processos, e potencialização das caracterĂ­sticas dos motores elĂŠctricos associados, em muitos casos possibilita a redução do consumo energĂŠtico, contribuindo desta forma para a preservação dos recursos naturais e meio ambiente.

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