Dt 6-especificação de motores de alta tensão

DT-6
MOTORES ELÉTRICOS
ASSÍNCRONOS
DE
ALTA TENSÃO

DT-6 – Motores Elétricos Assíncronos de Alta Tensão

ÍNDICE

INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 5
1. HISTÓRICO DA MÁQUINA ELÉTRICA GIRANTE ......................................................................... 6
1.1. EVOLUÇÃO DO MOTOR ELÉTRICO ........................................................................................... 7
2. NOÇÕES FUNDAMENTAIS........................................................................................................... 9
2.1. MOTORES ELÉTRICOS............................................................................................................. 9
2.2. SISTEMA DE CORRENTE ALTERNADA TRIFÁSICA ..................................................................... 9
2.2.1. Ligações no Sistema Trifásico ...................................................................................... 9
2.3. MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO .......................................................................................... 11
2.4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO .......................................................................................... 12
2.4.1. Campo Girante ......................................................................................................... 12
2.4.2. Velocidade Síncrona.................................................................................................. 13
2.4.3. Escorregamento ....................................................................................................... 14
2.4.4. Conjugado e Potência ............................................................................................... 14
2.4.4.1. Relação entre conjugado e potência............................................................ 15
2.4.5. Rendimento.............................................................................................................. 15
2.4.6. Fator de Potência ..................................................................................................... 15
2.4.7. Corrente Nominal (A) ................................................................................................ 15
2.4.8. Energia e Potência Elétrica ........................................................................................ 16
2.4.8.1. Circuitos de corrente alternada ................................................................... 16
2.4.8.2. Potências aparente, ativa e reativa.............................................................. 17
2.4.8.3. Triângulo de potências (carga indutiva)....................................................... 17
2.5. DEFINIÇÕES......................................................................................................................... 17
2.5.1. Freqüência ............................................................................................................... 17
2.5.2. Tensão Máxima (VMáx)............................................................................................... 17
2.5.3. Corrente Máxima (IMáx) ............................................................................................. 17
2.5.4. Valor Eficaz de Tensão e Corrente (Vef e Ief) ............................................................... 17
2.5.5. Defasagem (φ) ......................................................................................................... 17
3. CARACTERÍSTICAS DA REDE DE ALIMENTAÇÃO ..................................................................... 18
3.1. TENSÃO NOMINAL ................................................................................................................ 18
3.1.1. Tensão da Rede de Alimentação em Função da Potência do Motor .............................. 18
3.2. FREQÜÊNCIA NOMINAL......................................................................................................... 18
3.2.1. Ligação em Freqüências Diferentes ............................................................................ 18
3.3. TOLERÂNCIA NA VARIAÇÃO DE TENSÃO E FREQÜÊNCIA ........................................................ 18
4. MOTORES DE ALTA TENSÃO WEG ............................................................................................ 20
4.1. NORMAS APLICÁVEIS............................................................................................................ 20
4.2. ORIENTAÇÃO PARA SELEÇÃO DE MOTORES........................................................................... 21
4.2.1. Linha Master "M" ...................................................................................................... 21
4.2.2. Linha High Performance "H" ...................................................................................... 22
4.2.3. Linha AGA ................................................................................................................ 23
5. CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE........................................................................................... 24
5.1. ALTITUDE ............................................................................................................................ 24
5.2. TEMPERATURA AMBIENTE .................................................................................................... 24
5.3. DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA ÚTIL DO MOTOR NAS DIVERSAS COMBINAÇÕES DE
TEMPERATURA E ALTITUDE......................................................................................................... 24
5.4. ATMOSFERA AMBIENTE ........................................................................................................ 25
5.4.1. Ambientes Agressivos ............................................................................................... 25
5.4.2. Ambientes Contendo Poeiras ou fibras ....................................................................... 25
5.4.3. Locais em que a Ventilação do Motor é Prejudicada .................................................... 25
5.4.4. Ambientes Perigosos................................................................................................. 25
5.4.4.1. Áreas de risco ............................................................................................ 25
5.4.4.2. Atmosfera Explosiva ................................................................................... 25
5.4.4.3. Classificação das áreas de risco .................................................................. 25
5.4.4.4. Classes de temperatura .............................................................................. 26
5.4.4.5. Equipamentos para Áreas de Risco.............................................................. 27
5.5. GRAUS DE PROTEÇÃO .......................................................................................................... 28

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5.5.1. Código de Identificação............................................................................................. 28
5.5.2. Tipos Usuais de Proteção .......................................................................................... 29
6. CARACTERÍSTICAS EM REGIME ............................................................................................... 30
6.1. ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA - CLASSE DE ISOLAMENTO ...................................................... 30
6.1.1. Aquecimento no Enrolamento.................................................................................... 30
6.1.2. Vida Útil do Motor de Indução ................................................................................... 31
6.1.3. Classes de Isolamento .............................................................................................. 31
6.1.4. Medida da Elevação de Temperatura do Enrolamento ................................................. 33
6.1.5. Aplicação a Motores Elétricos..................................................................................... 33
6.2. REGIME DE SERVIÇO ............................................................................................................ 33
6.2.1. Regimes Padronizados .............................................................................................. 33
6.2.2. Designação do Regime Tipo ...................................................................................... 36
6.2.3. Potência Nominal...................................................................................................... 37
6.2.4. Potência Equivalente................................................................................................. 37
6.3. FATOR DE SERVIÇO (FS)....................................................................................................... 38
6.4. VELOCIDADE NOMINAL......................................................................................................... 38
6.5. CORRENTE NOMINAL (A) ...................................................................................................... 38
6.6. RENDIMENTO....................................................................................................................... 38
6.6.1. Importância do Rendimento ...................................................................................... 38
6.7. FATOR DE POTÊNCIA............................................................................................................ 39
6.7.1. Importância do Fator de Potência .............................................................................. 39
6.7.2. Correção do Fator de Potência................................................................................... 39
7. REFRIGERAÇÃO........................................................................................................................ 40
7.1. SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO............................................................................................... 40
7.1.1. Ventilação Axial ........................................................................................................ 40
7.1.2. Ventilação Mista - Carcaças 355 a 500 na Linha Master (Canais Axiais e Radiais) .......... 40
7.1.3. Ventilação Bilateral Simétrica - Carcaças 560 a 1000 - Linha Master (Canais Radiais) .... 42
8. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS ........................................................................................ 45
8.1. CARCAÇAS............................................................................................................................ 45
8.2. TROCADOR DE CALOR .......................................................................................................... 47
8.3. ESTATOR ............................................................................................................................. 48
8.4. BOBINAGEM ......................................................................................................................... 48
8.5. ROTOR................................................................................................................................. 50
8.5.1. Rotor de Gaiola ........................................................................................................ 50
8.5.2. Rotor Bobinado (ou de Anéis).................................................................................... 51
8.6. CAIXA DE LIGAÇÃO............................................................................................................... 53
8.6.1. Caixa de Ligação de Força......................................................................................... 53
8.6.2. Caixa de Ligação de Acessórios ................................................................................. 54
8.6.3. Caixa de Ligação do Rotor, Linha "M" com rotor de anéis ............................................ 55
8.7. EIXO .................................................................................................................................... 55
8.8. VENTILADOR ........................................................................................................................ 56
8.9. PLACA DE IDENTIFICAÇÃO.................................................................................................... 56
8.10. PINTURA ............................................................................................................................ 56
8.10.1. PLANO DE PINTURA WEG MÁQUINAS 212P.............................................................. 57
8.10.2. PLANO DE PINTURA WEG MÁQUINAS 212E.............................................................. 57
8.11. TERMINAIS DE ATERRAMENTO ........................................................................................... 58
8.12. FORMAS CONSTRUTIVAS NORMALIZADAS ........................................................................... 58
8.13. MANCAIS............................................................................................................................ 58
8.13.1. Mancal de Rolamento:............................................................................................. 58
8.13.2. Dimensionamento do mancal e Eixo para Acoplamento por Polias e Correias .............. 59
8.13.3. Mancal de Bucha .................................................................................................... 60
8.14. LIMITES DE RUÍDOS ........................................................................................................... 62
8.15. VIBRAÇÃO .......................................................................................................................... 63
8.15.1. Pontos de Medição.................................................................................................. 63
8.16. BALANCEAMENTO ............................................................................................................... 63
9. CARACTERÍSTICAS DE PARTIDA.............................................................................................. 64

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9.1. LIMITAÇÃO DA CORRENTE DE PARTIDA ................................................................................ 64
9.1.1. Chave Estrela-Triângulo ............................................................................................ 64
9.1.2. Chave Compensadora (Auto-Transformador) .............................................................. 64
9.1.3. Partida Estática ou Soft-Starter.................................................................................. 65
9.1.4. Partida com Inversor de Freqüência........................................................................... 65
9.1.5. Partida com Reostato para Motores de Anéis .............................................................. 69
9.2. COMPARAÇÃO ENTRE OS PRINCIPAIS MÉTODOS DE PARTIDA................................................ 70
10. CARACTERÍSTICAS DE ACELERAÇÃO ..................................................................................... 71
10.1. POTÊNCIA NOMINAL........................................................................................................... 71
10.2. CONJUGADO RESISTENTE DA CARGA .................................................................................. 71
10.3. INÉRCIA DA CARGA ............................................................................................................ 73
10.4. CONJUGADO MÉDIO DA CARGA........................................................................................... 73
10.5. CONJUGADO E ROTAÇÃO DO MOTOR .................................................................................. 74
10.6. CATEGORIAS - VALORES MÍNIMOS NORMALIZADOS ............................................................ 75
10.7. TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO (trb) ................................................................................... 75
10.8. CONJUGADO MOTOR MÉDIO (CMmed).................................................................................... 76
10.9. TEMPO DE ACELERAÇÃO ..................................................................................................... 76
10.10. POTÊNCIA DINÂMICA OU DE ACELERAÇÃO ........................................................................ 77
10.11. REGIME DE PARTIDA ........................................................................................................ 79
10.12. CORRENTE DE ROTOR BLOQUEADO .................................................................................. 79
10.12.1. Valores Máximos Normalizados .............................................................................. 79
10.12.2. Indicação da Corrente ou Letra Código................................................................... 79
11. SELEÇÃO E APLICAÇÃO DOS MOTORES ELÉTRICOS TRIFÁSICOS DE ALTA TENSÃO ............ 80
12. PROTEÇÃO E ACESSÓRIOS DE MOTORES ELÉTRICOS ........................................................... 82
12.1. PROTEÇÃO DO ESTATOR .................................................................................................... 82
12.1.1. Proteção Contra Curtos-Circuitos.............................................................................. 82
12.1.2. Proteção Contra Surtos de Tensão - Supressão de Transientes .................................. 82
12.1.3. Proteção Diferencial ................................................................................................ 82
12.2. PROTEÇÃO TÉRMICA PARA MOTORES DE ALTA TENSÃO ...................................................... 83
12.2.1. Termoresistores...................................................................................................... 83
12.2.2. Termistores (PTC e NTC)......................................................................................... 83
12.2.3. Termômetro ........................................................................................................... 84
12.2.4. Termostatos ........................................................................................................... 84
13. ENSAIOS................................................................................................................................. 86
13.1. TIPOS DE ENSAIOS............................................................................................................. 86
13.1.1. Ensaio de Rotina..................................................................................................... 86
13.1.2. Ensaio de Tipo........................................................................................................ 86
13.1.3. Ensaios Especiais .................................................................................................... 86
13.2. LABORATÓRIO DE ENSAIOS ................................................................................................ 86
13.2. RELATÓRIOS DE ENSAIO .................................................................................................... 88
13.2.1. Relatório de Tipo .................................................................................................... 88
13.2.1. Relatório de Rotina ................................................................................................. 89
13.2.1 Relatório de Vibração ............................................................................................... 90
13.2.1. Relatório de Ruído .................................................................................................. 91
14. ANEXOS .................................................................................................................................. 92
14.1. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES ............................................................................ 92
14.1.1. Generalidades......................................................................................................... 92
14.2. CONVERSÃO DE UNIDADES................................................................................................. 93
14.3. EXEMPLOS DE RANHURAS................................................................................................... 94
14.3.1. Ranhura do Estator para Bobinas de Alta Tensão Rotor com Ranhuras para Injeção de
Alumínio ............................................................................................................................ 94
14.3.2. Ranhura do Estator para Bobinas de Baixa Tensão Rotor com Ranhuras para Injeção de
Alumínio ............................................................................................................................ 95
Alumínio ............................................................................................................................ 96

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INTRODUÇÃO

Este curso tem por objetivo permitir aos profissionais conhecer e saber o que é necessário para
especificar um motor de corrente alternada (CA) de indução de alta tensão, compreender o funcionamento, os
tipos de acionamentos, os tipos de motores e o dimensionamento destes em função dos tipos de carga. Serão
abordadas as características construtivas, instalação, regime de serviço, aplicações, tipos de ensaios, normas e
outros.

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1. HISTÓRICO DA MÁQUINA girava diante de duas bobinas fixas com um núcleo
ELÉTRICA GIRANTE de ferro. A corrente alternada era transformada em
corrente contínua pulsante através de um
comutador.
O ano de 1866 pode ser considerado, em termos Grande sucesso obteve o motor elétrico
práticos, como o ano de nascimento da máquina desenvolvido pelo arquiteto e professor de física
elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Moritz Hermann Von Jacobi - que, em 1838,
Werner Siemens inventou o primeiro gerador de aplicou-o a uma lancha.
corrente contínua auto-induzido. Entretanto, deve- Somente em 1866 Siemens construiu um gerador
se mencionar que esta máquina elétrica, que sem a utilização de imã permanente, provando que
revolucionou o mundo em poucos anos, foi o último a tensão necessária para o magnetismo podia ser
estágio de um processo de estudos, pesquisas e retirada do próprio enrolamento do rotor, isto é,
invenções de muitos outros cientistas, durante que a máquina podia auto-excitar-se. O primeiro
quase três séculos. dínamo de Werner Siemens possuía uma potência
Em 1600 o cientista inglês William Gilbert publicou, de aproximadamente 30 watts e uma rotação de
em Londres, a obra intitulada "De Magnete", 1200rpm. A máquina de Siemens não funcionava
descrevendo a força de atração magnética. O somente como gerador de eletricidade. Podia
fenômeno da eletricidade estática já havia sido também operar como motor, desde que se aplicasse
observado pelo grego Tales, em 641 A.C., ele aos seus bornes uma corrente contínua.
verificou que ao atritar uma peça de âmbar com Em 1879, a firma Siemens & Halske apresentou, na
pano esta adquiria a propriedade de atrair corpos feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva
leves, como pêlos, penas, cinzas, etc. elétrica, com uma potência de 2kW.
A primeira máquina eletrostática foi construída em A nova máquina de corrente contínua apresentava
1663, pelo alemão Otto Guericke, e aperfeiçoada vantagens em relação à máquina a vapor, à roda
em 1775 pelo suíço Martin Planta. d'água e à força animal. Entretanto, o alto custo de
O físico dinamarquês Hans Christian Oersted, ao fabricação e sua vulnerabilidade em serviço (por
fazer experiências com correntes elétricas, verificou causa do comutador) marcaram-na de tal modo que
ao acaso, em 1820, que a agulha magnética de muitos cientistas dirigiram suas atenções para o
uma bússola era desviada de sua posição norte-sul desenvolvimento de um motor elétrico mais barato,
quando esta passava perto de um condutor no qual mais robusto e de menor custo de manutenção.
circulava corrente elétrica. Esta observação permitiu Entre os pesquisadores preocupados com esta idéia
a Oersted reconhecer a íntima relação entre destacam-se o iugoslavo Nicola Tesla, o italiano
magnetismo e eletricidade, dando assim o primeiro Galileu Ferraris e o russo Michael von Dolivo
passo em direção ao desenvolvimento do motor Dobrowolsky. Os esforços não se restringiram
elétrico. somente ao aperfeiçoamento do motor de corrente
O sapateiro inglês William Sturgeon - que, contínua, mas também se cogitou de sistemas de
paralelamente à sua profissão, estudava eletricidade corrente alternada, cujas vantagens já eram
nas horas de folga - baseando-se na descoberta de conhecidas desde 1881.
Oersted constatou, em 1825, que um núcleo de Em 1885, o engenheiro eletricista Galileu Ferraris
ferro envolto por um fio condutor elétrico construiu um motor de corrente alternada de duas
transformava-se em imã quando se aplicava uma fases. Ferraris, apesar de ter inventado o motor de
corrente elétrica, observando também que a força campo girante, concluiu erroneamente que motores
do imã cessava tão logo a corrente fosse construídos segundo este princípio poderiam, no
interrompida. Estava inventando o eletroímã, que máximo, obter um rendimento de 50% em relação
seria de fundamental importância na construção de à potência consumida. E Tesla apresentou, em
máquinas elétricas girantes. 1887, um pequeno protótipo de motor de indução
Mas as experiências com o magnetismo e a bifásico com rotor em curto-circuito. Também este
eletricidade não cessaram. Em 1832, o cientista motor apresentou rendimento insatisfatório, mas
italiano S. Dal Negro construiu a primeira máquina impressionou de tal modo a firma norte-americana
de corrente alternada com movimento de vaivém. Westinghouse, que esta lhe pagou um milhão de
Já no ano de 1833 o inglês W. Ritchie inventou o dólares pelo privilégio da patente, além de se
comutador, construindo um pequeno motor elétrico comprometer ao pagamento de um dólar para cada
onde o núcleo de ferro enrolado girava em torno de HP que viesse a produzir no futuro. O baixo
um imã permanente. Para dar uma rotação rendimento deste motor inviabilizou
completa, a polaridade do eletroímã era alternada a economicamente sua produção e três anos mais
cada meia volta através do comutador. A inversão tarde as pesquisas foram abandonadas.
da polaridade também foi demonstrada pelo Foi o engenheiro eletricista Dobrowolsky, da firma
mecânico parisiense H. Pixii ao construir um AEG, de Berlim, que, persistindo na pesquisa do
gerador com um imã em forma de ferradura que

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motor de corrente alternada entrou, em 1889, com antecessor em 1891. Confrontando-se os dados de
o pedido de patente de um motor trifásico com catálogos de diferentes fabricantes, em diferentes
rotor de gaiola. O motor apresentado tinha uma épocas, pode-se constatar que houve uma redução
potência de 80 watts, um rendimento aproximado de peso e, conseqüentemente, redução do tamanho
de 80% em relação à potência consumida e um construtivo do motor (para uma mesma potência)
excelente conjugado de partida. As vantagens do de aproximadamente 20% a cada década,
motor com rotor de gaiola em relação ao de excetuando as duas últimas, nas quais a redução foi
corrente contínua eram marcantes: construção mais menos acentuada. Isto mostra a necessidade de
simples, silencioso, menor manutenção e alta revisão periódica das normas, para assim adaptar a
segurança em operação. Dobrowolsky desenvolveu, relação entre potências e carcaças aos tamanhos
em 1891, a primeira fabricação em série de motores alcançados através do desenvolvimento tecnológico.
assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5kW. Esta evolução tecnológica é caracterizada
principalmente, pelo desenvolvimento de novos
materiais isolantes, os quais suportam temperaturas
1.1. EVOLUÇÃO DO MOTOR ELÉTRICO mais elevadas.
Atualmente os motores elétricos estão presentes
O desenvolvimento de condutores esmaltados, dos em praticamente todas as instalações industriais,
papéis ou filmes isolantes sintéticos, das chapas comerciais e residenciais.
magnéticas, das ligas de alumínio e dos materiais Exemplos são os minúsculos motores que acionam
plásticos contribuíram notoriamente para a redução os discos rígidos dos computadores, a infinidade de
da relação peso x potência dos motores elétricos motores que acionam nossos eletrodomésticos e os
como mostra a figura 1.1. gigantes motores que movimentam bombas,
Observando-se o peso de um motor de mesma compressores, ventiladores, moinhos, extrusoras e
potência no decorrer do tempo, podemos verificar outras infinidades de aplicações.
que o motor atual tem apenas 8% do peso do seu

Figura 1.1. - Evolução do motor trifásico AEG - Relação - Peso/Potência (motor trifásico de 4kW e 02 pólos).

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Todos têm algo em comum, precisam de energia • Características do ambiente: (altitude,
elétrica para produzir trabalho. Se por um lado é temperatura, agressividade, etc);
inevitável o consumo de energia elétrica para a • Características da carga acionada (potência,
utilização dos motores, por outro lado, a escolha rotação, esforços mecânicos, configuração física,
adequada dos mesmos e alguns cuidados especiais conjugados requeridos, etc.).
no seu uso podem economizar muita energia.
Atualmente, a indústria, necessitando de motores O processo não envolve somente a coleta de
para acionamento das mais variadas cargas e exige informações para a definição das características
dos fabricantes a adequação a esta realidade, construtivas e de desempenho do motor, mas
obtendo-se desta forma uma gama elevada de também visa otimizar a escolha sob a ótica da
equipamentos desta natureza, como mostra a figura economia e da confiabilidade.
1.2.
No campo de acionamentos industriais, que é o A dificuldade está em que cada um dos requisitos
objeto deste curso, estima-se que de 70 a 80% da anteriores são do conhecimento específico de
energia elétrica consumida pelo conjunto de todas profissionais de diferentes áreas, por exemplo:
as indústrias seja transformada em energia • Engenharia de Instalações...Características da
mecânica através dos motores elétricos. rede de Alimentação;
Isto significa que, admitindo-se um rendimento • Engenharia de Manutenção...Características do
médio da ordem de 80% do universo de motores Ambiente;
em aplicações industriais, cerca de 15% da energia • Engenharia de Processos...Características
elétrica industrial transforma-se em perdas nos construtivas de cada motor;
motores.
O processo de especificação de um motor elétrico O espaço a ser preenchido entre o fabricante e o
corresponde à escolha de um motor industrialmente consumidor é a perfeita interligação entre estas
disponível que possa atender a pelo menos três áreas de modo que determinada aplicação seja
requisitos do consumidor: coroada de êxito.
• Característica da rede de alimentação: (tipo, Esta nova área é denominada de Engenharia de
tensão, freqüência, simetria, equilíbrio, etc.); Aplicações.

Figura 1.2. - Universo tecnológico em motores
elétricos - Aplicabilidade de motores elétricos.

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2. NOÇÕES FUNDAMENTAIS

2.1. MOTORES ELÉTRICOS

Motor elétrico é a máquina destinada a transformar
energia elétrica em energia mecânica.

Vantagens:
Limpeza e simplicidade de comando;
Construção simples e custo reduzido;
Grande versatilidade de adaptação às cargas dos
mais diversos tipos.

O motor de indução trifásico opera normalmente
com uma velocidade constante que varia
ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao
eixo, devido a sua SIMPLICIDADE e ROBUSTEZ é
um motor muito utilizado, sendo adequado para
quase todos os tipos de máquinas acionadas, Figura 2.2. - Sistema trifásico.
encontradas na prática.
A ligação dos três sistemas monofásicos para se
obter o sistema trifásico é feita usualmente de duas
maneiras, representadas nos esquemas seguir.

2.2.1. Ligações no Sistema Trifásico

a) Ligação Triângulo:

Chamamos "tensões/correntes de fase" as tensões
e correntes de cada um dos três sistemas
monofásicos considerados, indicados por Vf e If.
Se ligarmos os três sistemas monofásicos entre si,
como indica a figura 2.3 (a), podemos eliminar três
Figura 2.1. - Motor elétrico de indução trifásico. fios, deixando apenas um em cada ponto de
ligação, e o sistema trifásico ficará reduzido a três
fios U, V e W.
2.2. SISTEMA DE CORRENTE A tensão entre dois quaisquer destes três fios
ALTERNADA TRIFÁSICA chama-se "tensão de linha" (VL), que é a tensão
nominal do sistema trifásico. A corrente em
O sistema trifásico é formado pela associação de qualquer um dos fios chama-se "corrente de linha"
três sistemas monofásicos de tensões V1, V2 e V3 (IL).
tais que a defasagem entre elas seja de 120°
(Fig.2.2). Examinando o esquema da figura 2.3 (b), vê-se
O enrolamento deste tipo de motor é constituído que:
por três conjuntos de bobinas dispostas 1) A cada carga é aplicada a tensão de linha VL,
simetricamente no espaço, formando entre si que é a própria tensão do sistema monofásico
também um ângulo de 120°. correspondente, ou seja, VL=Vf.;
Para que o sistema seja equilibrado, isto é, 2) A corrente em cada fio de linha, ou corrente de
V1=V2=V3 o número de espiras de cada bobina linha IL, é a soma das correntes das duas fases
também deverá ser igual. ligadas a este fio, ou seja, IL=If1+If3.. Como as
correntes estão Defasadas entre si, a soma
deverá ser feita graficamente como mostra a
figura 2.3 (c). Pode-se mostrar que: IL = If
. 3.

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Figura 2.3. - Ligação triângulo.

Exemplo: Temos um sistema trifásico equilibrado mesmo modo que na ligação triângulo.
de tensão nominal 4160V. A corrente de linha (IL) Examinando o esquema da figura 2.4 (b) vê-se que:
medida é 50A. Ligando a este sistema uma carga 1) A corrente em cada fio da linha, ou corrente de
trifásica composta de três cargas iguais ligadas em linha (I1 ou IL), é a mesma corrente da fase à
triângulo, qual a tensão e a corrente em cada uma qual o fio está ligado, ou seja, IL=If.
das cargas? 2) A tensão entre dois fios quaisquer do sistema
trifásico é a soma gráfica figura 2.4 (c) das
Temos Vf = VL = 4160V em cada uma das cargas. tensões das duas fases as quais estão ligados os
Se IL = I1 = 3 . If , então fios considerados, ou seja,
If = 0,577 . I1 = 0,577 . 50 = 28,87 A VL=Vf . 3 .
em cada uma das cargas.
Exemplo: Temos uma carga trifásica composta de
b) Ligação Estrela: três cargas iguais, cada carga é feita para ser ligada
Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a a uma tensão de 2400V, absorvendo 28,87A. Qual a
um ponto comum aos três, os três fios restantes tensão nominal do sistema trifásico que alimenta
formam um sistema trifásico em estrela, como esta carga em suas condições normais (2400V e
mostra a figura 2.4 (a). 28,87A) e qual a corrente de linha (I1)?
Às vezes, o sistema trifásico em estrela é "a quatro Temos Vf = 2400V (nominal de cada carga)
fios" ou "com neutro acessível". V1 = 3 . 2400V = 4160V
O quarto fio é ligado ao ponto comum as três fases.
I1 = If = 28,87A.
A tensão de linha, ou tensão nominal do sistema
trifásico, e a corrente de linha são definidos do

Figura 2.4. - Ligação estrela.

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2.3. MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO Rotor:
Eixo (7): Em aço, transmite a potência mecânica
O motor de indução trifásico (figura 2.5a) é desenvolvida pelo motor. É tratado
composto fundamentalmente de duas partes: termicamente para evitar problemas como
estator e rotor. empenamento e fadiga;
Núcleo de chapas (3): As chapas possuem as
Estator: mesmas características das chapas do estator;
Carcaça (1): É a estrutura suporte do conjunto; Gaiola ou enrolamento do rotor (12): É
de constituição robusta em ferro fundido ou aço composta de barras e anéis de curto-circuito no
soldado, resistente à corrosão (neste caso com motor tipo gaiola e de bobinas em motor tipo de
aletas); anéis. Pode ser de cobre eletrolítico, latão ou de
Núcleo de chapas (2): As chapas são de aço alumínio injetado.
magnético (geralmente em aço-silício), tratadas
termicamente e/ou com a superfície isolada Outras partes do motor de indução trifásico:
para reduzir ao mínimo as perdas no ferro; Tampas do mancal (4);
Enrolamento trifásico (8): Três conjuntos iguais Ventilador interno e externo (5);
de bobinas, uma para cada fase, formando um Tampa defletora ou proteção do ventilador (6);
sistema trifásico ligado à rede trifásica de Caixa de ligação de força (9);
alimentação. Placa de bornes com isolador e pino de ligação
(10);
Rolamento (11).

Figura 2.5a - Motor indução trifásico, principais componentes.

Figura 2.5b - Motor indução trifásico, caixa de ligação, principais componentes.

11


2.4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO espaçados entre si de 120º. Se este enrolamento
for alimentado por um sistema trifásico, as
2.4.1. Campo Girante correntes I1, I2 e I3 criarão, do mesmo modo, os
seus próprios campos magnéticos H1, H2 e H3. Estes
Quando uma bobina é percorrida por uma corrente campos são espaçados entre si de 120º.
elétrica, é criado um campo magnético dirigido Além disso, como são proporcionais às respectivas
conforme o eixo da bobina e de valor proporcional à correntes, serão defasados no tempo, também de
corrente. 120º entre si e podem ser representados por um
Na figura 2.6 é indicado um "enrolamento gráfico igual ao da figura 2.7. O campo total H
monofásico" atravessado por uma corrente I, e o resultante, a cada instante, será igual à soma
campo H, é criado por ela, o enrolamento é gráfica dos três campos H1, H2 e H3 naquele
constituído de um par de pólos, um pólo "norte" e instante.
um pólo "sul", cujos efeitos se somam para Na figura 2.8, representamos esta soma gráfica
estabelecer o campo H. O fluxo magnético para seis instantes sucessivos.
atravessa o rotor entre os dois pólos e se fecha No instante (1), a figura 2.2 mostra que o campo H1
através do núcleo do estator. é máximo e que os campos H2 e H3 são negativos e
Se a corrente I é alternada, o campo H também é, e de mesmo valor, iguais a 0,5 x H1. Os três campos
o seu valor a cada instante será representado pelo representados na figura 2.8 (parte superior),
mesmo gráfico da figura 2.2, inclusive invertendo o levando em conta que o campo negativo é
sentido em cada meio ciclo. representado por uma seta de sentido oposto ao
O campo H é "pulsante" pois, sua intensidade que seria normal; o campo resultante (soma
”varia" proporcionalmente à corrente, sempre na gráfica) é mostrado na parte inferior da figura 2.8
"mesma" direção norte-sul. (1), tendo a mesma direção do enrolamento da fase
Na figura 2.7. é indicado um "enrolamento 1.
trifásico", que é formado por três monofásicos

Figura 2.6. Figura 2.7.

Figura 2.8. - Campo magnético resultante.

12


Repetindo a construção para os pontos 2, 3, 4, 5 e Exemplos:
6 da figura 2.2, observa-se que o campos resultante
H tem intensidade "constante", porém sua direção a) Qual a rotação síncrona de um motor de 6 pólos,
vai "girando", completando uma volta no fim de um 60 Hz?
ciclo.
Assim, quando um enrolamento trifásico é 120 . 60
ns = = 1200rpm
alimentado por correntes trifásicas, cria-se um 6
"campo girante", como se houvesse um único par
de pólos girantes, de intensidade constante. Este b) Motor de 12 pólos, 50 Hz?
campo girante, criado pelo enrolamento trifásico do
estator, induz tensões nas barras do rotor (linhas de 120 . 50
fluxo cortam as barras do rotor) as quais geram ns = = 500rpm
12
correntes, e conseqüentemente, um campo no
rotor, de polaridade oposta à do campo girante.
Note que o número de pólos do motor terá que ser
Como campos opostos se atraem e como o campo
sempre par, para formar os pares de pólos. Para as
do estator (campo girante) é rotativo, o rotor tende
freqüências e "polaridades" usuais, as velocidades
a acompanhar a rotação deste campo. Desenvolve-
síncronas são:
se então, no estator, um conjugado motor que faz
com que ele gire, acionando a carga.
Número Rotação síncrona por minuto
A "interação" entre os campos magnéticos irá
de
produzir o conjugado no eixo do motor que é 60 Hertz 50 Hertz
pólos
função de:

C = Ps 02 3600 3000
ωs 04 1800 1500
Onde: 06 1200 1000
C = conjugado nominal (Nm); 08 900 750
Ps = potência saída nominal (kW); 10 720 600
ωs = velocidade angular (radianos por segundo). Tabela 2.1 - Velocidades Síncronas.

Por sua vez a "potência de saída" do motor Para motores de dois pólos, o campo percorre uma
depende das perdas totais no motor, que são: volta a cada ciclo. Assim, os graus elétricos
Perdas totais no cobre do estator; equivalem aos graus mecânicos.
Perdas totais no cobre do rotor; Para motores com mais de dois pólos, teremos de
Perdas por atrito e ventilação; acordo com o número de pólos, um giro
Perdas no ferro. "geométrico" menor, sendo inversamente
proporcional a 360° em dois pólos.
Por exemplo, para um motor de seis pólos teremos,
2.4.2. Velocidade Síncrona em um ciclo completo, um giro do campo de 360° *
2/6 = 120° geométricos. Isto equivale, logicamente,
A velocidade síncrona do motor é definida pela a 1/3 da velocidade em dois pólos. Conclui-se,
velocidade de rotação do campo girante, a qual assim, que:
depende do número de pólos (2p) do motor e da
freqüência (f) da rede, em ciclos por segundo Graus elétricos = Graus mecânicos x Número de
(Hertz). pólos.
Os enrolamentos podem ser construídos com um ou
mais pares de pólos, que se distribuem
alternadamente (um "norte" e um "sul") ao longo
da periferia do núcleo magnético.
O campo girante percorre um par de pólos (p) a
cada ciclo. Assim, como o enrolamento tem pólos
ou pares de pólos, a velocidade do campo será:

60 . f 120 . f
ns = = [rpm]
p 2p

13


Figura 2.9. - Circuito equivalente motor indução trifásico usado pela Weg Máquinas (por fase).

Onde: Exemplo: Qual o escorregamento de um motor de 6
- Zsu = impedância de perdas suplementares; pólos, 60 Hz, se sua rotação é de 1170 rpm?
- Z1 = impedância estatórica;
- ZFe = impedância de perdas no ferro; 1200 - 1170
- ZM = impedância magnetizante;
s(%) = . 100 ∴ s(%) = 2,5%
1200
- Z2 = impedância rotórica;
- Zad = impedância adicional;
- V1 = tensão estatórica. 2.4.4. Conjugado e Potência
- V2 = tensão rotórica.
Conjugado:
O conjugado (torque) é a medida do esforço
2.4.3. Escorregamento necessário para girar um eixo.
É sabido, pela experiência prática que, para
Se o motor gira a uma velocidade diferente da levantar um peso por um processo semelhante ao
velocidade síncrona, ou seja, diferente da
usado em poços - ver figura 2.10 - a força "F" que é
velocidade do campo girante, o enrolamento do
preciso aplicar à manivela depende do comprimento
rotor "corta" as linhas de forças magnéticas do
"l" da manivela. Quanto maior for a manivela,
campo e, pelas leis do eletromagnetismo, circularão
menor será a força necessária. Se dobrarmos o
nele correntes induzidas.
tamanho "l" da manivela, a força "F" necessária
Quanto maior a carga, maior terá que ser o
será diminuída à metade.
conjugado necessário para acioná-la. Para obter o
No exemplo da figura 2.10, se o balde pesa 20N e o
conjugado, terá que ser maior a diferença de
diâmetro do tambor é 20cm, a corda transmitirá
velocidades para que as correntes induzidas e os
uma força de 20N na superfície do tambor, isto é, a
campos produzidos sejam maiores. Portanto, a
10cm do centro do eixo. Para contrabalançar esta
medida que a carga aumenta, cai a rotação do
força, precisam de 10N na manivela, se o
motor. Quando a carga é zero (motor em vazio) o
rotor girará praticamente com a rotação síncrona. A comprimento "l" for de 20cm. Se "l" for o dobro,
diferença entre a velocidade do motor n e a isto é, 40cm, a força "F" será a metade, ou seja 5N.
velocidade síncrona ns chama-se escorregamento s, Como vemos, para medir o "esforço", necessário
que pode ser expresso em rpm, como fração da para fazer girar o eixo, não basta definir a força
velocidade síncrona, ou como porcentagem desta. empregada, é preciso também dizer a que distância
do eixo a força é aplicada. O "esforço" é medido
n -n n -n
s(rpm) = ns - n s = s s(%) = s . 100 pelo conjugado, que é o produto da força pela
ns ns distância, F .l.
No exemplo citado, o conjugado vale:
Para um dado escorregamento s(%), a velocidade C = 20N . 0,10m = 10N . 0,20m = 5N . 0,40m = 2Nm
do motor será, portanto:
 s(%) 
n = ns .  1 - 
 100 

14


Pu(W) 736 . P(cv) 1000 . P(kW)
η = = =
Pa(W) 3 . V . I . cos ϕ 3 . V . I . cos ϕ

Pu(W) – Potência útil no eixo do motor.
Pa(W) - Potência absorvida da rede.

2.4.6. Fator de Potência

O fator de potência, denominado por cosϕ é o
ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente, é
a relação entre a potência elétrica real ou potência
ativa e a potência aparente (Figura 2.11).

P P(kW) . 1000
cos ϕ = =
S 3 . V .I
Figura 2.10. - Conjugado.

C = F .l

Onde:
C = conjugado [Nm]
F = força [N]
l = distância da aplicação da força [m]

Potência:
É a energia elétrica que o motor absorve da rede de
alimentação, transformando-a em energia mecânica
na ponta do eixo. Figura 2.11. - Ângulo do fator de potência (cosϕ).
No caso de motores de indução, por ser uma carga
indutiva e resistiva, este absorverá uma potência
"aparente", isto é, uma parcela de corrente 2.4.7. Corrente Nominal (A)
fornecerá potência útil (kW) e a outra parcela serve
para magnetização, chamada potência reativa. É a corrente que o motor absorve da rede quando
Sendo a potência dada pela seguinte forma: funciona à potência nominal, sob tensão e
freqüência nominais. O valor da corrente nominal
P= 3 . V . I . cos ϕ . η depende do rendimento (η), do fator de potência
(cosϕ), da potência e da tensão do motor:

2.4.4.1. Relação entre conjugado e potência P(kW) . 1000 P(cv) . 736
I = =
3 . V . η . cos ϕ 3 . V . η . cos ϕ
C(mkgf) . n(rpm) C(Nm) . n(rpm)
P(kW) = =
974 9550 Nas curvas características de motores de indução
trifásicos (figura. 2.12) são representados os
7024 . P(cv) 9550 . P(kW) valores de cosϕ, η , I e s.
C(Nm) = =
n(rpm) n(rpm)

2.4.5. Rendimento

O motor elétrico absorve energia elétrica da linha e
a transforma em energia mecânica disponível na
ponta do eixo.
O rendimento define a eficiência com que é feita
esta transformação.

15


Figura 2.12. - Curvas características típicas de motores de indução trifásicos.

Onde: No sistema trifásico a potência em cada fase da
I = corrente; carga será Pf = Vf x If, como se fosse um sistema
In = corrente nominal; monofásico independente. A potência total será a
P = potência; soma das potências das três fases, ou seja:
Pn = potência nominal; P = 3 . Pf = 3 . Vf . If [W]
rpm = rotação;
rpms = rotação síncrona; Lembrando que o sistema trifásico é ligado em
η = rendimento; estrela ou triângulo, por esta razão temos as
cosϕ = fator de potência. seguintes relações:
Ligação estrela: V = 3 . Vf e I = If
2.4.8. Energia e Potência Elétrica Ligação triângulo: V = Vf e I = 3 . If

Embora a energia seja uma coisa só, ela pode se Assim, a potência total, para ambas as ligações,
apresentar de formas diferentes. Se ligarmos uma será:
resistência a uma rede elétrica com tensão, passará P = 3 . V .I [W]
uma corrente elétrica que irá aquecer a resistência.
A resistência absorve energia e a transforma em
calor, que também é uma forma de energia. Um Esta expressão vale para a carga formada por
motor elétrico absorve energia elétrica da rede e a resistências, onde não há defasagem entre a tensão
transforma em energia mecânica disponível na e a corrente.
ponto do eixo.
b) Cargas reativas:
Para as "cargas reativas", ou seja, onde existem
2.4.8.1. Circuitos de corrente alternada defasagem entre tensão e corrente, como é o caso
dos motores elétricos de indução, esta defasagem
a) Cargas resistivas: tem que ser levada em consideração, sendo assim,
No caso de "resistência", quanto maior a tensão da a expressão fica:
rede, maior será a corrente (para uma resistência P = 3 . V . I . cos ϕ [W]
constante) e mais depressa a resistência irá se
aquecer. Isto quer dizer que a potência elétrica será A unidade de medida usual para potência elétrica é
maior. A potência elétrica absorvida da rede, no o Watt (W), correspondente a 1 Volt vezes 1
caso da resistência, é calculada multiplicando-se a Ampère, ou seu múltiplo, o Quilowatt = 1000
tensão da rede pela corrente. Se a resistência, ou Watts. Esta unidade também é usada para medida
''carga'' for monofásica. de potência mecânica.
P = V .I [W] A unidade de medida usual para energia elétrica é o

16


quilowatt-hora (kWh) correspondente a energia Assim, podemos dizer que:
fornecida por uma potência de 1kW funcionando • Carga Resistiva: cosϕ = 1;
durante uma hora - é a unidade que aparece, para • Carga Indutiva: cosϕ < 0 (atrasado);
cobrança, nas contas de luz. • Carga Capacitiva: cosϕ > 0 (adiantado).

Os termos, atrasado e adiantado, referem-se a fase
2.4.8.2. Potências aparente, ativa e reativa da corrente em relação à fase da tensão.

a) Potência aparente (S):
É o resultado da multiplicação da tensão pela 2.5. DEFINIÇÕES
corrente (S = V . I para cada fase).
Correspondente a potência real ou "potência ativa" 2.5.1. Freqüência
que existiria se não houvesse defasagem entre a
tensão e a corrente, ou seja, se a carga fosse É o número de vezes por segundo que a tensão
formada por resistências. Então, muda de sentido e volta à condição inicial. É
P expressa em "ciclos por segundo" ou "Hertz",
S= [VA] simbolizada por Hz.
cos ϕ
ou,
S = 3 . V .I [VA] 2.5.2. Tensão Máxima (VMáx)

Evidentemente, para as cargas resistivas, cosϕ = 1 É o valor "de pico" da tensão, ou seja, o maior valor
a potência ativa é a mesma potência aparente. A instantâneo atingido pela tensão durante um ciclo
unidade de medida para potência é o volt-ampère (este valor é atingido duas vezes por ciclo, uma vez
(VA) ou seu múltiplo, o quilo-Volt-Ampère (kVA). positivo e uma vez negativo). É o valor máximo da
senoide.
b) Potência ativa (P):
É a parcela da potência aparente que realiza
trabalho, ou seja, que é transformada em energia. 2.5.3. Corrente Máxima (IMáx)
P = 3 . V . I . cos ϕ [W]
É o valor "de pico" da corrente.
ou,
P = S . cos ϕ [W]
2.5.4. Valor Eficaz de Tensão e Corrente (Vef
c) Potência reativa (Q): e Ief)
É a parcela da potência aparente que "não" realiza
trabalho. Apenas é transferida e armazenada nos É o valor da tensão e corrente contínuas que
elementos passivos (capacitores e indutores) do desenvolvem potência correspondente a
circuito. desenvolvida pela corrente alternada. É o valor
Q = 3 . V . I . senϕ [VAr] máximo dividido por raiz de dois:
ou,
VM
Q = S . senϕ [VAr]
V= e I = IM
2 2
2.4.8.3. Triângulo de potências (carga
indutiva) 2.5.5. Defasagem (φ)

É o "atraso" da onda de corrente em relação à onda
da tensão (ver figura 2.11). Em vez de ser medido
em tempo (segundos), este atraso é geralmente
medido em ângulo (graus) correspondente a fração
de um ciclo completo, considerando 1 ciclo = 360°.
A defasagem é freqüentemente expressa pelo
Figura 2.13. - Triângulo de potências. coseno do ângulo (ver item 2.4.6. Fator de
potência).

17


3. CARACTERÍSTICAS DA REDE DE a) Ligando o motor de 50Hz, com a mesma
ALIMENTAÇÃO tensão, em 60Hz:
• A potência disponível do motor será a mesma;
• A corrente nominal será a mesma;
3.1. TENSÃO NOMINAL • A corrente de partida diminui em 17%;
• O conjugado de partida diminui em 17%;
É a tensão de rede para a qual o motor foi • O conjugado máximo diminui em 17%;
projetado. As tensões trifásicas mais usadas para • A velocidade nominal aumenta em 20%;
redes de média tensão são: 2300, 3300, 4000,
4160, 6600 e 13800V. NOTAS:
1. Deverão ser observados os valores de potência
requeridas, para motores que acionam
3.1.1. Tensão da Rede de Alimentação em equipamentos que possuem conjugados
Função da Potência do Motor variáveis com a rotação;
2. Para motores de 60Hz que serão ligados em
Atualmente não há um padrão mundial para a 50Hz, isto só é possível se a tensão do motor
escolha da tensão de alimentação em função da em 50Hz for 20% abaixo da tensão em 60Hz,
potência do motor. Entre os principais fatores que pois desta forma o fluxo permanecerá
são considerados, podemos citar: praticamente o mesmo da freqüência anterior e
sendo assim as características elétricas serão
• Nível de tensão disponível no local; aproximadamente as mesmas da freqüência de
• Limitações da rede de alimentação com 60Hz.
referência à corrente de partida;
• Distância entre a fonte de tensão (subestação) e b) Se Ligando o motor de 50Hz em 60Hz, e se
a carga; alterar a tensão na mesma proporção da
• Custo do investimento, entre baixa e alta tensão freqüência:
para potências entre 150 e 450kW. • Aumenta a potência disponível do motor em
20%;
Potência (kW) • A corrente nominal será a mesma;
3000
• A corrente de partida será aproximadamente a
mesma;
2000
• O conjugado de partida será aproximadamente o
1000
mesmo;
• O conjugado máximo será aproximadamente o
mesmo;
450 • A rotação nominal aumenta 20%.
300
150
3.3. TOLERÂNCIA NA VARIAÇÃO DE
220 440 2300 4160 6600 13800
V
TENSÃO E FREQÜÊNCIA
Figura 3.1. - Tensões Normalmente Utilizadas em
Conforme a NBR 7094 (Capítulo 04, item 4.3.3) o
Função da Potência do Motor.
motor elétrico de indução deve ser capaz de
funcionar de maneira satisfatória dentro das
possíveis combinações das variações de tensão e
3.2. FREQÜÊNCIA NOMINAL freqüência classificadas em zona A ou zona B,
conforme figura 3.2 abaixo:
É a freqüência da rede para o qual o motor foi
projetado.

3.2.1. Ligação em Freqüências Diferentes

Motores trifásicos bobinados para 50Hz poderão ser
ligados também em rede de 60Hz, porém:

18


1,10

Figura 3.2. - Limites das Variações de Tensão e de Freqüência em Funcionamento.

Ainda, quanto aos limites de tensão e freqüência, a motivo a NBR recomenda o não funcionamento
norma define um acréscimo na elevação de prolongado na periferia da zona B), entretanto a
temperatura ou na temperatura total do motor norma não estabelece os limites. Assim sendo, o
quando há uma variação simultânea da tensão e da motor deve ser capaz de funcionar dentro das
freqüência. Para as condições de operação nos zonas A e B, fornecendo conjugado nominal.
limites da zona A (ver figura 3.2), as
elevações de temperatura e a temperatura O efeito "aproximado" da variação da tensão sobre
total podem exceder em aproximadamente as características do motor é mostrado na tabela
10K os limites especificados, em contra partida abaixo. Esses valores podem variar de motor para
o motor deve assegurar o seu conjugado nominal. motor ou de um motor pequeno para um grande,
Quanto as características de desempenho, elas ou ainda, de um tipo de refrigeração para outro.
podem sofrer variações (tanto na zona A quanto na Ver tabela 3.1:
zona B - mais acentuada nesta última, por este

Desempenho do Tensão 20% acima Tensão 10% acima Tensão 10% abaixo
Motor da nominal da nominal da nominal
Conjugado de partida aumenta 44% aumenta 21% diminui 19%
Corrente de partida aumenta 25% aumenta 10 a 12% diminui 10 a 12%
Corrente de plena carga diminui 11% diminui 7% aumenta 11%
Escorregamento diminui 30% diminui 17% aumenta 23%
Rotação aumenta 1,5% aumenta 1% diminui 1,5%
Rendimento pequeno aumento aumenta 1% diminui 2%
Fator de potência diminui 5 a 15% diminui 3% aumenta 1%
Temperatura diminui 5°C diminui 3°C aumenta 6°C
Ruído magnético sem carga aumento perceptível ligeiro aumento ligeira diminuição
Tabela 3.1. - Efeito aproximado da variação de tensão sobre as características do motor.

19


4. MOTORES DE ALTA TENSÃO WEG

4.1. NORMAS APLICÁVEIS

As máquinas são projetadas, fabricadas e testadas segundo as Normas ABNT, IEC, NEMA, DIN entre outras,
onde aplicáveis:

Entrada Normativa 1)
Assunto ABNT NEMA DIN / VDE CSA
IEC
(NBR) (EUA) Alemanha Canadá
DIN EN 60034-1
60034-1 7094 MG 1 C 22.2
Especificação DIN EN 60034-12
60034-12 Parte 1, 10 e 20 Nº 100
DIN VDE 0530-8
Padronização 5432 MG 1 DIN 42673-1
60072 2)
Dimensões Parte 4 e 11 DIN 42677-1
5383-1 MG 1 DIN EN 60034-2 C 22.2
Método de Ensaio 60034-2
Parte12 DIN VDE 0530-8 Nº 100
MG 1
Formas construtivas 60034-7 5031 DIN EN 60034-7 2)
Parte 4
MG 1
Graus de proteção 60034-5 9884 DIN EN 60034-5 2)
Parte 5
Métodos de MG 1
60034-6 5110 DIN EN 60034-6 2)
resfriamento Parte 6
MG 1
Limites de vibração 60034-14 7094 DIN EN 60034-14 2)
Parte 7
MG 1
Nível de ruído 60034-9 7565 DIN EN 60034-9 2)
Parte 9
Padronização MG 1 DIN 42673-1
8441 2)
Potência x Carcaça 60072 Parte 13 DIN 42677-1
Equipamento elétrico 60079- 0
para atmosferas 60079-10
9518 C22.2N.145M
explosivas 60079-14
Proteção Ex-n 6079-15

Proteção Ex-e 60079- 7 9883
5420
Proteção Ex-p NB 169
60079- 2

5363
Proteção Ex-d 60079- 1
EB 239
Tabela 4.1. - Correspondência numérica entre normas de motores de indução.

NOTAS:
1) A correspondência indicada não significa que as normas são equivalentes;
2) Adotam as normas CEMA - equivalentes às normas NEMA.

20


4.2. ORIENTAÇÃO PARA SELEÇÃO DE MOTORES

4.2.1. Linha Master "M"

A linha de motores de indução "M" é fabricada da carcaça 280 até 1800, normalmente até 14 pólos (com
fabricação possível em carcaça e polaridades maiores), tensões variando de 220V a 13,8 kV com potências de
100 a 50.000 kW, atendendo as exigências das normas citadas anteriormente nas suas últimas versões.

Códigos dos modelos:

M G F 560 A

LINHA DO MOTOR

M - Linha Master

TIPO DO ROTOR

G - Gaiola
A - Anel (Bobinado)

SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO

A - Aberto (Auto-Ventilado, IP23)
P - Aberto (Auto-ventilado, IP24)
F - Trocador de Calor Ar-Ar
W - Trocador de Calor Ar-Água
I - Ventilação Forçada (Independente) com Trocador de Calor Ar-Ar
D - Auto-Ventilado por Dutos
T - Ventilação Forçada (Independente) por Dutos, o ventilador separado do
motor
L - Ventilação Forçada (Independente) com Trocador de Calor Ar-Água
V - Ventilação Forçada (Independente) Aberto, o ventilador em cima do
motor

CARCAÇA (ALTURA DE EIXO 280 A 1800)

FURAÇÃO DOS PÉS S, M, L, A, B, C, D, E

NOTA:
As potências descritas nos catálogos WEG são válidas para as seguintes condições:
• Temperatura ambiente até 40ºC;
• Altitude da instalação até 1000m;
• Freqüência de 60Hz;
• Fator de serviço = 1.0;
• Partida com tensão plena;
• Regime de serviço S1 (contínuo);
• Elevação de temperatura 80ºC.

21


4.2.2. Linha High Performance "H"

A linha de motores de indução "H" é fabricada da carcaça 315 até 630, normalmente até 14 pólos e tensão
variando de 220V a 6,9 kV com potências de 100 a 3150kW, atendendo as exigências das normas citadas
anteriormente nas suas últimas versões.

Códigos dos modelos:
H G F 450 A
LINHA DO MOTOR

H - Linha High Performence

TIPO DO ROTOR

G - Gaiola

F – Fechado e aletado (Ventilação Externa)

CARCAÇA (ALTURA DE EIXO 315 A 630)

FURAÇÃO DOS PÉS L, A, B, C, D, E

NOTA:

22


4.2.3. Linha AGA

A linha de motores de indução "AGA" é fabricada nas carcaças 280 e 315, em 2 e 4 pólos, e tensão até 440V
com potências de 100 a 500kW, atendendo as exigências das normas citadas anteriormente nas suas últimas
versões.

Códigos dos Modelos:
A G A 315 A

LINHA DO MOTOR

A - Linha Aberto

TIPO DO ROTOR

G - Gaiola


A – Aberto (Auto-Ventilado, IP23)

CARCAÇA (ALTURA DE EIXO 280 E 315)

FURAÇÃO DOS PÉS L,A,B,C,D,E

NOTA:

23


5. CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE 5.2. TEMPERATURA AMBIENTE

Motores que trabalham em temperaturas inferiores
A potência admissível do motor de indução é a -20ºC, apresentam os seguintes problemas:
determinada levando-se em consideração, a) Excessiva condensação, exigindo drenagem
principalmente, dois fatores: adicional ou instalação de resistência de
• Altitude em que o motor será instalado; aquecimento, caso o motor fique longos
• Temperatura do meio refrigerante. períodos parado;
b) Formação de gelo nos mancais, provocando
Conforme a NBR-7094, as condições usuais de endurecimento das graxas ou lubrificantes nos
serviço são: mancais, exigindo o emprego de lubrificantes
a) Altitude não superior a 1000m acima do nível do especiais ou graxa anticongelante, conforme
mar; especificado no Manual de Instalação e
b) Meio refrigerante (na maioria dos casos, o ar Manutenção WEG. Em motores que trabalham
ambiente) com temperatura não superior a 40ºC em temperaturas ambientes constantemente
e isenta de elementos prejudiciais. superiores a 40ºC, o enrolamento pode atingir
Até estes valores de altitude e temperatura temperaturas prejudiciais à isolação. Este fato
ambiente, considera-se condições normais e o tem que ser compensado por um projeto
motor deve fornecer, sem sobre-aquecimento, sua especial do motor, usando materiais isolantes
potência nominal. especiais (de classe superior) ou pela redução
da potência nominal do motor.

5.1. ALTITUDE
5.3. DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA
Motores funcionando em altitudes acima de 1000m ÚTIL DO MOTOR NAS DIVERSAS
acima do nível do mar, apresentam problemas de COMBINAÇÕES DE TEMPERATURA E
aquecimento causado pela rarefação de ar e, ALTITUDE
conseqüentemente, diminuição de seu poder de
arrefecimento. Associando os efeitos da variação da temperatura e
A insuficiente troca de calor entre o motor e o ar da altitude, a capacidade de dissipação da potência
circundante, leva a exigência de redução de perdas, de perdas do motor pode ser obtida multiplicando-
o que significa, também, redução de potência. se a potência útil (ou a potência nominal a 40°C e
Os motores têm aquecimento diretamente 1000m) pelo fator de multiplicação obtido na tabela
proporcional às perdas e estas variam, 5.1 abaixo:
aproximadamente, numa razão quadrática com a
potência. H
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
T
Existem três soluções possíveis para instalação e 10 - - - - - - 0,99
um motor acima de 1000m do nível do mar, se
15 - - - - - 1,00 0,94
dimensionado para 1000m e 40°C:
a) Com o uso de material isolante de classe 20 - - - - 1,00 0,95 0,90
superior, é possível tirar a potência original; 25 - - - 1,00 0,96 0,90 0,85
b) Usar motores com fator de serviço maior que
30 - - 1,00 0,96 0,90 0,86 0,81
1,0 (1,15 ou maior), desde que seja requerida
pela carga somente a potência nominal do 35 - 1,00 0,95 0,90 0,85 0,81 0,77
motor; 40 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,76 0,72
c) Reduzir em 1% a potência requerida para cada
45 0,94 0,89 0,84 0,80 0,76 0,72 0,68
100m de elevação na altitude acima de 1000m,
isto para a mesma temperatura ambiente. 50 0,88 0,83 0,79 0,75 0,71 0,67 0,64
55 0,82 0,77 0,73 0,70 0,66 0,63 0,60
60 0,76 0,72 0,68 0,65 0,62 0,59 0,56
Tabela 5.1 - Fator de multiplicação da potência útil
em função da temperatura ambiente (T) em "°C" e
de altitude do nível do mar (H) em "m".

24


5.4. ATMOSFERA AMBIENTE necessária para perfeita refrigeração do motor.
Para o motor com trocador ar-água, a
5.4.1. Ambientes Agressivos refrigeração é feita pela troca de calor entre a
água circulante (circuito externo) e o ar
Ambientes agressivos, tais como estaleiros, circulante interno (circuito interno) ao trocador.
instalações portuárias, indústria de pescado e Os motores refrigerados por dutos e os com
múltiplas aplicações navais, indústria química e trocador ar-água possuem a mesma eficiência
petroquímica, exigem que os equipamentos que de um motor aberto.
neles trabalham sejam perfeitamente adequados
para suportar tais circunstâncias com elevada
5.4.4. Ambientes Perigosos
confiabilidade, sem apresentar problemas de
qualquer espécie.
5.4.4.1. Áreas de risco
Para aplicação de motores nestes ambientes
agressivos, a WEG desenvolveu uma linha de Uma instalação onde produtos inflamáveis são
motores, projetados para atender os requisitos continuamente manuseados, processados ou
especiais e padronizados para as condições mais armazenados, necessita, obviamente, de cuidados
severas que possam ser encontradas. especiais que garantam a manutenção do
Os motores deverão ter as seguintes características patrimônio e preservem a vida humana. Os
especiais: equipamentos elétricos, por suas próprias
• Enrolamento duplamente impregnado*; características, podem representar fontes de
• Pintura anti-corrosiva (epóxi), internamente e ignição, quer seja pelo centelhamento devido a
externamente; abertura e fechamento de contatos ou por
• Placa de identificação de aço inoxidável; superaquecimento de algum componente, seja ele
• Elementos de montagem zincados; intencional ou causado por correntes de defeito.
• Ventilador de material não faiscante;
• Vedação específicas para cada tipo de mancal,
entre o eixo e as tampas; 5.4.4.2. Atmosfera Explosiva
• Juntas de borracha para vedar caixa de ligação.
Uma atmosfera é explosiva quando a proporção de
* Em baixa tensão, em alta tensão uma única vez gás, vapor, pó ou fibras é tal, que uma faísca
pelo sistema V.P.I. proveniente de um circuito elétrico ou o
aquecimento de um aparelho provoca a explosão,
para tal, três elementos são necessários:
5.4.2. Ambientes Contendo Poeiras ou fibras combustível + oxigênio + faísca = explosão.

Para analisar se os motores podem ou não trabalhar
nestes ambientes, devem ser informados os 5.4.4.3. Classificação das áreas de risco
seguintes dados: tamanho e quantidade
aproximada das fibras contidas no ambiente. O De acordo com as normas ABNT / IEC, as áreas de
tamanho e a quantidade de fibras são fatores risco são classificadas em:
importantes, pois podem provocar no decorrer do Zona 0: Região onde a ocorrência de mistura
tempo, a obstrução da ventilação, e assim, o inflamável e/ou explosiva é contínua,
aquecimento do motor. Quando o conteúdo de ou existe por longos períodos. Por
fibras for elevado, devem ser empregados filtros de exemplo, a região interna de um tanque
ar ou efetuar a limpeza nos dispositivos de de combustível. A atmosfera explosiva
refrigeração ou mesmo nos motores. está sempre presente;
Zona 1: Região onde a probabilidade de ocorrência
de mistura inflamável e/ou explosiva está
5.4.3. Locais em que a Ventilação do Motor associada à operação normal do
é Prejudicada equipamento e do processo. A atmosfera
explosiva está freqüentemente presente;
Nestes casos, existem duas soluções: Zona 2: Locais onde a presença de mistura
1) Utilizar motores sem ventilação; inflamável e/ou explosiva não é provável
2) Utilizar motores com ventilação por dutos ou de ocorrer, é por poucos períodos. Está
com trocador de calor ar-água. No caso do associada à operação anormal do
motor refrigerado por dutos, calcula-se o equipamento e do processo. Perdas ou
volume de ar deslocado pelo ventilador do uso negligente. A atmosfera explosiva
motor determinando a circulação de ar pode acidentalmente estar presente.

25


De acordo com a norma NEC, as áreas de risco são Atmosfera IEC -
NEC
classificadas em: Explosiva 79.10
Zona 0 e Classe I
Divisão I: Região onde se apresenta uma ALTA Gases ou
Zona 1 Divisão 1
probabilidade de ocorrência de uma Classe I
explosão; Vapores Zona 2
Divisão 2
Divisão II: Região de menor probabilidade.
Divisão 1
Zona 10
Poeiras Classe II
Zona 11
Divisão 2
COMPARATIVO ENTRE ABNT/IEC E NEC/API
Divisão 1
Zona 10
Fibras Classe III
Ocorrência de Mistura Inflamável Zona 11
Divisão 2
Normas em em Tabela 5.4. - Classificação de Áreas Conforme
Contínua condição condição Normas IEC e NEC.
normal anormal
ABNT / IEC Zona 0 Zona 1 Zona 2
NEC / API Divisão I Divisão II 5.4.4.4. Classes de temperatura
Tabela 5.2. - Comparativo entre normas. A temperatura máxima na superfície exposta do
equipamento elétrico deve ser sempre menor que a
Classes e grupos das áreas de risco: temperatura de ignição do gás ou vapor. Os gases
Classes: Referem-se a natureza da mistura. O podem ser classificados para as classes de
conceito de classes só é adotado pelas temperatura de acordo com a sua temperatura de
normas NEC e API; ignição, por meio do qual a máxima temperatura de
Grupos: O conceito de grupo está associado à superfície da respectiva classe, deve ser menor que
composição química da mistura. a temperatura dos gases correspondentes.
Classe I: Gases ou vapores explosivos.
IEC NEC
Conforme o tipo de gás ou vapor, temos: Temperatura
GRUPO B: hidrogênio, butadieno, óxido de eteno; Classes Tempera- Classes de Ignição
Tempera-
de tura de
GRUPO C: éter etílico, etileno; tura Máxima dos Gases
Tempera- Máxima de Tempera-
GRUPO D: gasolina, nafta, solventes em geral. de Superfície e/ou Vapores
tura Superfície tura
T1 450 T1 450 450
Classe II: Poeiras combustíveis ou condutoras. T2 300 T2 300 300
Conforme o tipo de poeira, temos: T2A 280 280
GRUPO E T2B 260 260
GRUPO F T2C 230 230
GRUPO G T2D 215 215
T3 200 T3 200 200
Classe III: Fibras e partículas leves e inflamáveis. T3A 180 180
De acordo com a norma ABNT/IEC, os grupos de T3B 165 165
risco são divididos em: T3C 160 160
Grupo I: Para minas susceptíveis a liberação de T4 135 T4 135 135
grisú (gás a base de metano); T4A 120 120
Grupo II: Para aplicação em outros locais. Sendo T5 100 T5 100 100
T6 85 T6 85 85
divididos em IIA, IIB e IIC.
Tabela 5.5. - Classes de temperatura.
Gases Grupo Grupo
Grupo de Grupo de OBS.: Para a precisa e correta especificação de um
de de
Acetileno Hidrogênio motor para trabalhar em uma área de risco são
Normas Eteno Propano
necessários dados da carga (potência consumida,
ABNT / IEC curva, tipo do acoplamento, inércia, etc.) tendo em
Gr. IIC Gr. IIC Gr. IIB Gr. IIA
vista que a temperatura de ignição de muitos gases
NEC / API Classe I Classe I Classe I Classe I e/ou vapores é relativamente baixa em comparação
Gr. A Gr. B Gr. C Gr. D com a temperatura do rotor na partida, e esta é em
Tabela 5.3. - Correspondência entre Normas muito influenciada pelo tempo de aceleração.
(ABNT/IEC e NEC/API.).

26


5.4.4.5. Equipamentos para Áreas de Risco

Simbologia Área de Norma
Tipo de Proteção Definição
ABNT/IEC Aplicação ABNT/IEC
Capaz de suportar explosão interna NBR-5363
A Prova de Zonas
Ex-d sem permitir que se propague para o IEC-60079.1
Explosão 1e2
meio externo. EB 239
Medidas construtivas adicionais
aplicadas a equipamentos em que
Segurança Zonas NBR-9883
Ex-e condições normais de operação não
Aumentada 1e2 IEC-60079.7
produzem arco, centelha ou alta
temperatura.
Invólucro com sobre-pressão interna.
O centelhamento ou alta temperatura
Zonas NBR-5420
Pressurizado Ex-p se dá num meio não contaminado com
1e2 IEC-60079.2
produto inflamável por ser mantido a
uma pressão superior a atmosférica.

Dispositivos ou circuitos que apenas
em condições normais de operação IEC
Não Acendível Ex-n Zona 2
não possuem energia suficiente para 60079-15
inflamar a atmosfera explosiva.

Partes que podem causar centelhas ou
Imersão em Óleo Zonas NBR-8601
Ex-o alta temperatura se situam em óleo
( ** ) 1e2 IEC-60079-6
isolante.

Imersão em Areia Partes que podem causar centelhas ou Zonas
Ex-q IEC-60079-5
( ** ) alta temperatura se situam em areia. 1e2

Encapsulado em IEC
Partes que podem causar centelhas ou Zonas
Resina Ex-m 60031-19
alta temperatura se situam em resina. 1e2
( ** )
Invólucro
Invólucro com fechamento hermético Zonas IEC-60031
Hermético Ex-h
(por fusão do material). 1e2
( ** )
Dispositivo ou circuito que em
condições normais ou anormais de NBR-8447
Segurança Zonas
Ex-i operação não possuem energia IEC
Intrínseca ( ** ) 1e2
suficiente para inflamar a atmosfera 60079-11
explosiva.
Tabela 5.6. - Equipamentos para área de risco. (** Não se aplica a motores da Weg Máquinas)

Os ensaios e certificação desses equipamentos Certificador credenciado pelo INMETRO.
poderão ser desenvolvidos em laboratórios O quadro a seguir mostra a seleção dos
credenciados pelo INMETRO ou em laboratórios do equipamentos para as áreas classificadas de
próprio fabricante do equipamento. Neste último acordo com a norma ABNT / IEC-60079-14 ou
caso os ensaios são obrigatoriamente VDE 0165:
acompanhados por um Inspetor do Órgão

ABNT / IEC-60079-14 / VDE 0165
Zona 0 Ex-i ou outro equipamento, ambos especialmente aprovados para zona 0
Zona 1 Equipamentos com tipo de proteção: Ex-d, Ex-p, Ex-i, Ex-o, Ex-e, Ex-q, Ex-h, Ex-m
• Qualquer equipamento certificado para zona 0 ou 1
Zona 2
• Não acendível (Ex-n)
Tabela 5.7. - Seleção dos equipamentos segundo ABNT / IEC / VDE.

27


De acordo com a norma NEC, a relação dos O segundo algarismo indica o grau de proteção
equipamentos está mostrada no quadro abaixo: contra penetração de água no interior do motor,
como mostra a tabela 5.9 a seguir:
NEC
2º ALGARISMO
Divisão Equipamentos com tipo de proteção: ALGARISMO INDICAÇÃO
I Ex-d, Ex-p, Ex-i e Ex-o
0 Sem proteção
• Qualquer equipamento certificado
1 Pingos de água na vertical
para divisão I;
Divisão • Equipamentos incapazes de gerar Pingos de água até a inclinação
2
II faíscas ou superfícies quentes em de 15º com a vertical
invólucros de uso geral: não Água de chuva até a inclinação
3
acendíveis. de 60º com a vertical
Tabela 5.7. - Seleção dos equipamentos segundo 4 Respingos de todas as direções
NEC. Jatos d'água de todas as
5
direções
6 Água de vagalhões
5.5. GRAUS DE PROTEÇÃO 7 Imersão temporária
Os invólucros dos equipamentos elétricos, conforme 8 Imersão permanente
as características do local em que serão instalados e Tabela 5.9. - Código de identificação - 2° Algarismo.
de sua acessibilidade, devem oferecer um
determinado grau de proteção. Assim, por exemplo, As combinações entre os dois algarismos, isto é,
um equipamento a ser instalado num local sujeito a entre os dois critérios de proteção, estão resumidos
jatos d'água, deve possuir um invólucro capaz de na tabela 5.10. Note que, de acordo com a norma,
suportar tais jatos, sob determinados valores de a qualificação do motor em cada grau, no que se
pressão e ângulo de incidência, sem que haja refere a cada um dos algarismos, é bem definida
penetração de água. através de ensaios padronizados e não sujeita a
interpretações, como acontecia anteriormente.

5.5.1. Código de Identificação

A norma NBR-6146 e IEC-60034-5 definem os graus
de proteção dos equipamentos elétricos por meio
das letras características IP, seguidas por dois
algarismos.
O primeiro algarismo indica o grau de proteção
contra penetração de corpos sólidos estranhos e
contato acidental, como mostra a tabela 5.8 abaixo:

1° ALGARISMO
ALGARISMO INDICAÇÃO
0 Sem proteção
Corpos estranhos de
1
dimensões acima de 50 mm
Corpos estranhos de
2
dimensões acima de 12 mm
Corpos estranhos de
3
dimensões acima de 2,5 mm
Corpos estranhos de
4
dimensões acima de 1,0 mm
Proteção contra acúmulo de
5
poeiras prejudiciais ao motor
Totalmente protegido contra
6
poeira
Tabela 5.8. - Código de identificação - 1° Algarismo.

28


Classes 1° Algarismo 2° Algarismo
Motor de Proteção Contra Proteção Contra Proteção Contra
Proteção Contato Corpos Estranhos Água
IP 00 Não tem Não tem Não tem
IP 02 Não tem Não tem Pingos de água até uma inclinação de
15° com a vertical
IP 11 Toque acidental Corpos estranhos Pingos de água na vertical
com a mão sólidos de dimensões
IP 12 acima de 50 mm Pingos de água até uma inclinação de
15° com a vertical

Motores Água de chuva até uma inclinação de
IP 13
abertos 60° com a vertical
IP 21 Toque com os Corpos estranhos Pingos de água na vertical
dedos sólidos de dimensões
IP 22 acima de 12 mm Pingos de água até uma inclinação de
15° com a vertical
IP 23 Água de chuva até uma inclinação de
60° com a vertical
Respingos de todas as direções
IP24
IP 44 Toque com Corpos estranhos Respingos de todas as direções
ferramentas sólidos de dimensões
acima de 1 mm
IP 54 Proteção completa Proteção contra o Respingos de todas as direções
contra toque acúmulo de poeiras
Motores nocivas Jatos de água em todas as direções
IP 55
fechados
IP(W)55 Proteção completa Proteção contra o Jatos de água em todas as direções,
contra toques acúmulo de poeiras chuva e maresia
nocivas
IP 65 Proteção completa Proteção completa Jatos de água em todas as direções
contra toques contra o acúmulo de
poeiras nocivas
Tabela 5.10. - Graus de proteção.

5.5.2. Tipos Usuais de Proteção

Embora os algarismos indicativos de grau de proteção possam ser combinados de muitas maneiras, somente
alguns tipos de proteção são empregados nos casos normais. São eles:

Linha - MGA, MGP, MGV, MAA, AGA.
IP 23 ou IP 24 - Motores abertos

Linha - MGF, MGD, MGT, MGI, MGW, MGL, MAF, HGF.
IP(W)55, IP 65 - Motores fechados.

Ainda, temos algumas letras que adicionadas ao grau de proteção fornecem mais um dado referente ao motor,
como segue:
W (IPW55, IPW24) - proteção contra intempéries;
R (IPR55) - motor com refrigeração por dutos;
S (IP23S) - ensaio de proteção contra a entrada de água é realizado com o motor desligado;
M (IP23M) - ensaio de proteção contra a entrada de água é realizado com o motor ligado.

29


6. CARACTERÍSTICAS EM REGIME interna de temperatura, mostrada na figura 6.1,
seja minimizada. Isto quer dizer que deve haver
6.1. ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA - uma boa transferência de calor do interior do
CLASSE DE ISOLAMENTO motor até a superfície externa.

6.1.1. Aquecimento no Enrolamento O que realmente queremos limitar é a elevação de
temperatura no enrolamento sobre a temperatura
Perdas: do ar ambiente. Esta diferença total (∆t) é
A potência útil fornecida pelo motor na ponta do comumente chamada de "elevação de temperatura"
eixo é menor que a potência que o motor absorve do motor e, como é indicado na figura 6.1 vale a
da linha de alimentação, isto é, o rendimento do soma da queda interna com a queda externa.
motor é sempre inferior a 100%. A diferença entre
as duas potências representa as perdas, que são
transformadas em calor, o qual aquece o
enrolamento e deve ser dissipado para fora do
motor, para evitar que a elevação de temperatura
seja excessiva.
A maneira pela qual o calor gerado é retirado da
máquina está detalhado no capítulo 7.

Dissipação do calor:
O calor gerado pelas perdas no interior do motor é
dissipado para o ar ambiente através da superfície
externa da carcaça ou de algum dispositivo de
refrigeração (trocadores de calor, dutos, etc.). Em
motores fechados essa dissipação é normalmente
auxiliada pelo ventilador montado no próprio eixo
do motor. Uma boa dissipação depende:
• da eficiência do sistema de ventilação;
• da área total de dissipação da carcaça;
• da diferença da temperatura entre a superfície
externa da carcaça e do ar ambiente. Figura 6.1. - Comportamento da temperatura.

a) O sistema de ventilação bem projetado, além de Como vimos, interessa reduzir a queda interna
ter um ventilador eficiente, capaz de (melhorar a transferência de calor) para poder ter
movimentar grande seção de ar, deve dirigir uma queda externa a maior possível, pois esta é
esse ar de modo a "varrer" toda a superfície da que realmente ajuda a dissipar o calor. A queda
carcaça, onde se dá a troca de calor. De interna de temperatura depende de diversos fatores
nada adianta um grande volume de ar se ele se como mostra a figura 6.1. A relação com a
espalha sem retirar o calor do motor. temperatura dos pontos representados na figura
b) A área total de dissipação deve ser a maior acima, são explicados a seguir:
possível. Entretanto, um motor com uma carcaça
muito grande, para obter maior área, será muito A Ponto mais quente do enrolamento, no interior
caro e pesado, além de ocupar muito espaço. da ranhura, onde é gerado o calor
Por isso, a área de dissipação disponível é proveniente das perdas nos condutores;
limitada pela necessidade de fabricar motores AB Queda de temperatura na transferência de
pequenos e leves. Isso é compensado em parte, calor do ponto mais quente (interior da
aumentando-se a área disponível por meio de bobina) até a parte externa da bobina. Como o
aletas de resfriamento, fundidas com a carcaça ar é um péssimo condutor de calor, é
(no caso da linha "H") ou por meio de um importante que não haja "vazios" no interior
dispositivo de resfriamento, tais como: da ranhura, isto é, as bobinas devem ser
trocadores de calor (ar-ar ou ar-água), dutos compactas e a impregnação pelo sistema V.P.I.
para direcionar o fluxo de ar, ventilação deve ser perfeita;
independente, etc. B Queda através do isolamento da ranhura e no
c) Um sistema de resfriamento eficiente é aquele contato deste com os condutores de um lado,
que consegue dissipar a maior quantidade de e com as chapas do núcleo, do outro. O
calor disponível, através da menor área de emprego de materiais modernos melhora a
dissipação. Para isso, é necessário que a queda transmissão de calor através do isolante; a

30


perfeita impregnação, melhora o contato do Das curvas de variação das características
lado interno, eliminando os espaços vazios; o dos materiais em dependência da
bom alinhamento das chapas estampadas, temperatura determina-se a sua vida útil, que
melhora o contato do lado externo, eliminando é reduzida pela metade a cada 8 a 10 graus
camadas de ar que prejudicam a transferência de operação acima da temperatura nominal
de calor; da classe.
BC Queda de temperatura por transmissão através Quando falamos em diminuição da vida útil do
do material das chapas do núcleo; motor, não nos referimos às temperaturas elevadas,
C Queda no contato entre o núcleo e a carcaça. quando o isolante se queima e o enrolamento é
A condução de calor será tanto melhor quanto destruído de repente. Vida útil da isolação (em
mais perfeito for o contato entre as partes, termos de temperatura de trabalho, bem abaixo
dependendo do bom alinhamento das chapas, daquela em que o material se queima), refere-se ao
e precisão de usinagem da carcaça. Superfícies envelhecimento gradual do isolante, que vai se
irregulares deixam espaços vazios entre elas, tornando ressecado, perdendo o poder isolante, até
resultando mau contato e, portanto, má que não suporte mais a tensão aplicada e produza o
condução do calor e elevada queda de curto-circuito.
temperatura neste ponto; A experiência mostra que a isolação tem uma
CD Queda de temperatura por transmissão através duração praticamente ilimitada, se a sua
da espessura da carcaça. temperatura for mantida abaixo de um certo limite.
Acima deste valor, a vida útil da isolação vai se
Graças a um projeto moderno, uso de materiais tornando cada vez mais curta, à medida que a
avançados, processos de fabricação aprimorados, temperatura de trabalho é mais alta. Este limite de
sob um permanente controle de qualidade, os temperatura é muito mais baixo que a temperatura
motores WEG apresentam uma excelente de "queima" do isolante e depende do tipo de
transferência de calor do interior para a superfície, material empregado.
eliminando assim os "pontos quentes" no Esta limitação de temperatura se refere ao ponto
enrolamento. mais quente da isolação e não necessariamente ao
enrolamento todo. Evidentemente, basta um ponto
Temperatura externa do motor: fraco no interior da bobina para que o enrolamento
Era comum, antigamente, verificar o aquecimento fique inutilizado.
do motor, medindo, com a mão, a temperatura
externa da carcaça. Em motores modernos, este
método primitivo é completamente errado. Como 6.1.3. Classes de Isolamento
vimos anteriormente, os critérios modernos de
projeto, procuram aprimorar a transmissão de calor Definição das classes:
internamente, de modo que a temperatura do Como foi visto acima, o limite de temperatura
enrolamento fique pouco acima da temperatura depende do tipo de material empregado. Para fins
externa da carcaça, onde ela realmente contribui de normalização, os materiais isolantes e os
para dissipar as perdas. Em resumo, a temperatura sistemas de isolamento (cada um formado pela
da carcaça não dá indicação do aquecimento combinação de vários materiais) são agrupados em
interno do motor, nem de sua qualidade. Um motor CLASSES DE ISOLAMENTO, cada qual definida pelo
frio por fora pode ter perdas maiores e temperatura respectivo limite de temperatura, ou seja, pela
mais alta no enrolamento do que um motor maior temperatura que o material pode suportar
exteriormente quente. continuamente sem que seja afetada sua vida útil.

As classes de isolamento utilizadas em máquinas
6.1.2. Vida Útil do Motor de Indução elétricas e os respectivos limites de temperatura
conforme NBR-7094, são as seguintes:
Sendo o motor de indução, uma máquina robusta e • Classe A (105°C)
de construção simples, se não considerarmos as • Classe E (120°C)
peças que se desgastam devido ao uso, como • Classe B (130°C)
escovas e rolamentos, a sua vida útil depende • Classe F (155°C)
quase que exclusivamente da vida útil do material • Classe H (180°C)
isolante. A classes F é a comumente utilizada em motores de
Este é afetado por muitos fatores, como umidade, alta tensão. A tabela 6.1 (a seguir), mostra os
vibrações, ambientes corrosivos e outros. Dentre limites de temperatura recomendados por diversas
todos os fatores, o mais importante é, sem dúvida a normas internacionais e entidades classificadoras.
temperatura de trabalho dos materiais isolantes.

31


CLASSES DE ISOLAMENTO

Máxima Sobre-elevação de Temperatura
Máxima Permitida por Classe de Isolamento, ∆t em K
NORMA Temperatura (Método de Variação de Resistência)
Ambiente (°C)
B F H
Brasil: ABNT NBR-7094 40 80 105 125
Norma Internacional:
40 80 105 125
IEC 60034-1
Alemanha:
40 80 105 125
VDE 0530 Parte 1
USA:
40 80 105 125
NEMA MG-1 e ANSI
Canadá:
40 80 105 125
CSA C22.2 No.100
Grã-Bretanha:
40 80 105 125
BS 2613
Austrália:
40 80 105 125
AS 1359.32
Bélgica:
40 80 105 125
NBN 7
Dinamarca:
40 80 105 125
DS 5002
França:
40 80 105 125
NF CS1-112
Holanda:
40 80 105 125
VEMET N 1007
Índia:
40 80 -- 125
IS: 325- 1961
Itália:
40 80 105 125
CEI 2 – 3
Noruega:
40 80 105 125
NEK
Áustria:
40 80 105 125
OVE – MIO
Suécia:
40 80 105 125
SEN 260101
Suíça:
40 80 105 125
SEV 3009
Germanischr Lloyd (1) 45 75 90 125
American Bureau of Shipping (1) 50 70 95 125
Bureau Veritas (1) 45 70 100 125
Norske Veritas (1) 45 70 90 (2) 125
Lloyds Register (1) 45 70 90 125
Registro Italiano Navale (1) 45 70 90 125
Korean Register (1) 50 70 90 125
China Classification Society (1) 45 75 95 125
Tabela 6.1. - Limites de elevação de temperatura por classe de isolamento.

NOTA:
(1) Utilização em área naval.

32


6.1.4. Medida da Elevação de Temperatura indiretamente limitada a temperatura do ponto mais
do Enrolamento quente do motor. Os valores numéricos e a
composição da temperatura admissível do ponto
É muito difícil medir a temperatura do enrolamento mais quente são indicados na tabela 6.2 abaixo:
com termômetros ou sensores de temperatura, pois
a temperatura varia de um ponto a outro e nunca CLASSE DE ISOLAMENTO
se sabe se o ponto da medição está próximo do
ponto mais quente. O método mais preciso e mais Classe de Isolamento A E B F H
confiável de se medir a temperatura de um
Temperatura ambiente °C 40 40 40 40 40
enrolamento é através da variação de sua
resistência ôhmica com a temperatura, que ∆t = elevação de
temperatura (método da °K 60 75 80 105 125
aproveita a propriedade dos condutores de variar
resistência)
sua resistência, segundo uma lei conhecida.
Diferença entre a
A elevação da temperatura pelo método da
temperatura do ponto
resistência, é calculada por meio da seguinte mais quente e a
°K 5 5 10 10 15
fórmula, para condutores de cobre: temperatura média
Total: temperatura do
Dt= t2 - ta = [(R2-R1) / R1] . (235+t1) + (t1 – ta) °K 105 120 130 155 180
ponto mais quente
Tabela 6.2. - Composição da temperatura em
Onde: função da classe de isolamento.
Dt = elevação de temperatura;
t2 = temperatura dos enrolamentos no fim do
ensaio;
6.2. REGIME DE SERVIÇO
ta = temperatura do meio refrigerante no fim do
ensaio;
É o grau de regularidade da carga a que o motor é
t1 = temperatura do enrolamento antes do
submetido. Os motores normais são projetados para
ensaio, praticamente igual a do meio refrigerante,
regime contínuo, isto é, a carga é constante por
medida por termômetro;
tempo indefinido e igual a potência nominal do
R1 = resistência do enrolamento antes do ensaio;
motor. A indicação do regime do motor deve ser
R2 = resistência do enrolamento no fim do ensaio.
feita pelo comprador, da forma mais exata possível.
Nos casos em que a carga não varia ou nos quais
varia de forma previsível, o regime poderá ser
6.1.5. Aplicação a Motores Elétricos
indicado numericamente ou por meio de gráficos
que representam a variação em função do tempo
A temperatura do ponto mais quente do
das grandezas variáveis. Quando a seqüência real
enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da
dos valores no tempo for indeterminada, deverá ser
classe. A temperatura total vale a soma da
indicada uma seqüência fictícia não menos severa
temperatura ambiente com a elevação de
que a real.
temperatura “Dt” mais a diferença que existe entre
a temperatura média do enrolamento e a do ponto
mais quente.
6.2.1. Regimes Padronizados
As normas de motores fixam a máxima elevação de
temperatura “Dt”, de modo que a temperatura do
Os tipos de regimes os símbolos alfa-numéricos a
ponto mais quente fica limitada, baseada nas
eles atribuídos, são indicados a seguir:
seguintes considerações:
a) A temperatura ambiente é, no máximo 40ºC, por
norma, e acima disso as condições de trabalho
são consideradas especiais;
b) A diferença entre a temperatura média e a do
ponto mais quente não varia muito de motor
para motor e seu valor estabelecido em norma,
baseado na prática é 5ºC, para as classes A e E,
10ºC para as classes B e F e 15ºC para a classe
H.
As normas de motores, portanto, estabelecem um
máximo para a temperatura ambiente e especificam
uma elevação de temperatura máxima para cada
classe de isolamento. Deste modo, fica

33


a) Regime contínuo (S1) tN
ED = . 100%
Funcionamento a carga constante de duração t N + tR
suficiente para que se alcance o equilíbrio térmico.
tN = funcionamento em carga constante;
θmáx = temperatura máxima atingida.

Figura 6.4. - Regime S3.
Figura 6.2 - Regime contínuo (S1).
d) Regime intermitente periódico com
b) Regime de tempo limitado (S2)
partidas (S4)
Funcionamento a carga constante, durante um
Seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual
certo tempo, inferior ao necessário para atingir o
consistindo de um período de partida, um período
equilíbrio térmico, seguido de um período de
de funcionamento a carga constante e um período
repouso de duração suficiente para restabelecer a
de repouso, sendo tais períodos muito curtos, para
igualdade de temperatura com o meio refrigerante.
que se atinja o equilíbrio térmico.
θmáx = temperatura máxima atingida.

Figura 6.3 - Regime S2.
c) Regime intermitente periódico (S3)
Seqüência de ciclos idênticos, cada qual incluindo
tR= repouso;
um período de funcionamento a carga constante e
θmáx = temperatura máxima atingida; tD= partida;
um período de repouso, sendo tais períodos muito
ED = fator de duração do ciclo.
curtos para que se atinja o equilíbrio térmico
durante um ciclo de regime e no qual a corrente de
partida não afete de modo significativo a elevação tN + tD
ED = . 100%
de temperatura. tN + tD + tR

tR = repouso;
θmáx = temperatura máxima atingida;
ED= fator de duração do ciclo.

34


e) Regime intermitente periódico com
frenagem elétrica (S5)
consistindo de um período de partida, um período
de funcionamento a carga constante, um período de
frenagem elétrica e um período de repouso, sendo
tais períodos muito curtos para que se atinja o
equilíbrio térmico.

Figura 6.7. - Regime S6.

g) Regime de funcionamento contínuo com
frenagem elétrica (S7)
consistindo de um período de partida, de um
período de funcionamento a carga constante e um
período de frenagem elétrica, não existindo o
Figura 6.6 - Regime S5. período de repouso.

tN = funcionamento em carga constante; tR= tN = funcionamento em carga constante;
repouso; tF = frenagem elétrica;
θmáx = temperatura máxima atingida; tF= frenagem θmáx = temperatura máxima atingida;
elétrica; tD = partida;
ED = fator de duração do ciclo; tD= partida; ED = fator de duração do ciclo (100%).

tN + t D + tF
ED = . 100%
t N + tD + tF + tR

f) Regime de funcionamento contínuo com
carga intermitente (S6)
consistindo de um período de funcionamento a
carga constante e de um período de funcionamento
em vazio, não existindo período de repouso.

tV= repouso;
θmáx = temperatura máxima atingida;
ED= fator de duração do ciclo.

tN
ED = . 100%
tN + t V


35


h) Regime de funcionamento contínuo com i) Regimes especiais
mudança periódica na relação Onde a carga pode variar durante os períodos de
carga/velocidade (S8) funcionamento, existe reversão ou frenagem por
contra-corrente, etc., a escolha do motor adequado,
Seqüência de ciclos de regimes idênticos, cada ciclo deve ser feita mediante consulta à fabrica e
depende de uma descrição completa do ciclo:
consistindo de um período de partida e um período
• Potência necessária para acionar a carga ou, se
de funcionamento a carga constante, ela varia conforme um gráfico de potência
correspondendo a uma velocidade de rotação pré- requerida durante um ciclo (a figura 6.10 mostra
determinada, seguidos de um ou mais períodos de um gráfico simples, onde a potência varia no
funcionamento a outras cargas constantes, período de carga);
correspondentes a diferentes rotações. Não existe • Conjugado resistente da carga;
período de repouso. • Momento de inércia total (GD2/4 ou J) da
máquina acionada, referida à sua rotação
tf1 e tf2 = frenagem elétrica; nominal;
td = partida; • Número de partidas, reversões, frenagens por
contra-corrente, etc;
tn1, tn2 e tn3 = funcionamento em carga constante;
• Duração dos períodos em carga e em repouso
θmáx = temperatura máxima atingida; ou vazio.
ED = fator de duração do ciclo.

t d + tn 1 6.2.2. Designação do Regime Tipo
ED = . 100%
t d + tn 1 + t f 1 + tn 2 + t f 2 + t n 3
O regime tipo é designado pelo símbolo descrito no
item 6.2. No caso de regime contínuo, este pode
t d + tn 2 ser indicado, em alternativa, pela palavra
ED = . 100%
t d + tn 1 + t f 1 + tn 2 + t f 2 + t n 3 "contínuo". Exemplos das designações dos regimes:
S2 60 segundos:
A designação dos regimes S2 a S8 é seguida das
t d + tn 3
ED = . 100% seguintes indicações:
t d + tn 1 + t f 1 + tn 2 + t f 2 + t n 3 a) S2, do tempo de funcionamento em carga
constante;
b) S3 a S6, do fator de duração do ciclo;
c) S8, de cada uma das velocidades nominais que
constituem o ciclo, seguida da respectiva
potência nominal e do seu respectivo tempo de
duração.
No caso dos regimes S4, S5, S7 e S8, outras
indicações a serem acrescidas à designação,
deverão ser estipuladas mediante acordo entre
fabricante e comprador.
NOTA:
Como exemplo das indicações a serem acrescidas,
mediante o referido acordo às designações de
regimes tipo diferentes do contínuo, citam-se as
seguintes, aplicáveis segundo o regime tipo
considerado:
a) Número de partidas por hora;
b) Número de frenagens por hora;
c) Tipo de frenagens;
d) Constante de energia cinética (H), na velocidade
nominal, do motor e da carga, esta última
podendo ser substituída pelo fator de inércia
Figura 6.9. - Regime S8. (FI).

NOTA: NOTA:
Nos regimes S3 e S8, o período é geralmente curto Constante de energia cinética é a relação entre a
demais para que seja atingido o equilíbrio térmico, energia cinética (armazenada no rotor à velocidade
de rotação nominal) e a potência aparente nominal.
de modo que o motor vai se aquecendo e resfriando
Fator de inércia é a relação entre a soma do
parcialmente a cada ciclo. Depois de um grande momento de inércia total da carga (referido ao
número de ciclos o motor atinge uma faixa de eixo do motor) e do momento de inércia do rotor.
elevação de temperatura e equilíbrio.

36


6.2.3. Potência Nominal solicitados intermitentemente. Assim,

É a potência que o motor pode fornecer, dentro de 2 2 2 2 2 2
P1 . t1 + P2 . t 2 + P3 . t 3 + P4 . t 4 + P5 . t5 + P6 . t 6
suas características nominais, em regime contínuo. Pm =
O conceito de potência nominal, ou seja, a potência t1 + t 2 + t3 + t 4 + t5 + t 6
que o motor pode fornecer, está intimamente ligado
à elevação de temperatura do enrolamento.
Sabemos que o motor pode acionar cargas de
potências bem acima de sua potência nominal, até
quase atingir o conjugado máximo. O que acontece,
porém é que, se esta sobrecarga for excessiva, isto
é, for exigida do motor uma potência muito acima
daquela para a qual foi projetado, o aquecimento
normal será ultrapassado e a vida do motor será
diminuída, podendo ele, até mesmo, queimar-se
rapidamente.

Deve-se sempre ter em mente que a potência
solicitada ao motor é definida pelas características
da carga, isto é, independentemente da potência do Figura 6.10 - Funcionamento contínuo com
motor, ou seja: para uma carga de 800cv solicitada solicitações intermitentes.
de um motor, por exemplo, independentemente
deste (o motor) ser de 600cv ou 1000cv, a potência No caso do motor ficar em repouso entre os tempos
solicitada ao motor será de 800cv. de carga, a refrigeração deste será prejudicada.
Assim, para os motores onde a ventilação esta
vinculada ao funcionamento do motor (por
6.2.4. Potência Equivalente exemplo, motores totalmente fechados com
ventilador externo montados no próprio eixo do
Evidentemente um motor elétrico deverá suprir à motor) a potência equivalente é calculada pela
máquina acionada a potência necessária, sendo fórmula:
recomendável que haja uma margem de folga Σ(Pi2 . ti)
2
(entre 5 e 10%), pois pequenas sobrecargas Pm =
1
poderão ocorrer; ou ainda, dependendo do regime Σ( ti + tr )
3
de serviço, o motor pode eventualmente suprir mais
Onde:
ou menos potência. Apesar das inúmeras formas
Pi = cargas correspondentes;
normalizadas de descrição das condições de
ti = tempos em carga;
funcionamento de um motor, é freqüentemente
tr = tempos em repouso.
necessário na prática, avaliar a solicitação imposta
ao motor por um regime mais complexo que
2 2 2 2
aqueles descritos nas normas. Uma forma usual é P1 . t 1 + P 3 . t 3 + P 5 . t 5 + P 6 . t 6
calcular a potência equivalente pela fórmula: Pm =
1
1 T t1 + t 3 + t 5 + t 6 + ( t 2 + t 4 + t 7 )
2
. ∫ P(t) . dt 3
Pm =
T 0
Onde:
Pm = potência equivalente solicitada ao motor;
P(t) = potência, variável com o tempo, solicitada ao
motor;
T = duração total do ciclo (período).

O método é baseado na hipótese de que a carga
efetivamente aplicada ao motor acarretará a mesma
solicitação térmica que uma carga fictícia,
equivalente, que solicita continuamente a potência
Pm. Baseia-se também no fato de ser assumida uma
variação das perdas com o quadrado da carga, e
que a elevação de temperatura é diretamente Figura 6.11. - Funcionamento com carga variável e
proporcional às perdas. Isto é verdadeiro para com repouso entre os tempos de carga.
motores que giram continuamente, mas são

37


6.3. FATOR DE SERVIÇO (FS) 6.6. RENDIMENTO

Chama-se fator de serviço (FS) o fator que, aplicado O rendimento depende do projeto e do tipo do
à potência nominal, indica a carga permissível que motor, sendo seu valor influenciado pela parcela de
pode ser aplicada continuamente ao motor, sob energia elétrica transformada em energia mecânica
condições especificadas. Note que se trata de uma e, portanto, das perdas (elétricas e mecânicas) que
capacidade de sobrecarga contínua, ou seja, uma se apresentam e que, no final, são obtidas pela
reserva de potência que dá ao motor uma diferença entre a potência fornecida e a recebida.
capacidade de suportar melhor o funcionamento em Há dois métodos principais para determinação do
condições desfavoráveis. Entretanto, no fator de rendimento: o direto e por adição das perdas. No
serviço as normas permitem que exista um caso de valores garantidos, a norma NBR 7094
acréscimo de 10ºC na elevação de temperatura da (ABNT) permite as seguintes tolerâncias:
classe.
O fator de serviço não deve ser confundido com a a) Tolerância pela adição das perdas:
capacidade de sobrecarga momentânea, durante • Motores com rendimento igual ou inferiores a
alguns minutos. Os motores WEG podem suportar 0,851: - 0,15 . (1 - η)
sobrecargas até 60% da carga nominal, durante 15 • Motores com rendimento superior a 0,851: -
segundos. O fator de serviço FS=1.0, significa que o 0,20. (1 - η).
motor não foi projetado para funcionar
continuamente acima de sua potência nominal. Isto, b) Tolerância pelo calculo direto (Potência no eixo /
entretanto, não muda a sua capacidade para Potência absorvida): - 0,15 . (1 - η).
sobrecargas momentâneas.

6.6.1. Importância do Rendimento
6.4. VELOCIDADE NOMINAL
É importante que o motor tenha um rendimento
É a velocidade (rpm) do motor funcionando à alto, por dois motivos. Primeiro, porque um
potência nominal, sob tensão e freqüência rendimento alto significa perdas baixas e, portanto,
nominais. Conforme visto no capítulo 2, item 2.4.3, um menor aquecimento do motor. Segundo,
este depende do escorregamento e da velocidade porque, quando maior o rendimento, menor a
síncrona. potência absorvida da rede, e portanto, menor o
 s%  custo da energia elétrica paga.
n = ns . 1 -  [rpm] O rendimento varia com a carga solicitada do
 100 
motor. Os catálogos dos motores Weg, indicam os
valores típicos do rendimento em função da carga
A velocidade síncrona ns é função do número de (50%, 75% e 100% de carga). Estes valores são
pólos e da freqüência de alimentação: representados genericamente na figura abaixo:

60 . f 120 . f
ns = = [rpm]
p 2p

6.5. CORRENTE NOMINAL (A)

É a corrente que o motor absorve da rede quando
funciona à potência nominal, sob tensão e
freqüência nominais. O valor da corrente nominal
depende do rendimento (η) e do fator de potência
(cosϕ) do motor:

P(kW) . 1000 P(cv) . 736
I = =
3 . V . η . cos ϕ 3 . V . η . cos ϕ Figura 6.12 - Curvas características típicas de
desempenho de motores de indução trifásicos.
Os valores típicos de corrente, rendimento e fator
de potência, são mostrados nos catálogos.

38


6.7. FATOR DE POTÊNCIA 6.7.2. Correção do Fator de Potência

Um motor não consome apenas potência ativa, Existem dois meios para elevar o fator de potência
depois convertida em trabalho mecânico, mas do motor, a saber, utilizando bancos de capacitores
também potência reativa necessária para (mais usado) ou modificando o projeto do motor
magnetização da chapa, que não produz trabalho. elétrico. Este último método não é muito utilizado,
No diagrama da figura 6.13, o vetor P representa a pois eleva muito o preço do motor, o retorno de
potência ativa e o Q a potência reativa, que investimento não é satisfatório. O aumento do fator
somadas resultam na potência aparente S. A de potência é realizado em geral, com a ligação de
relação entre a potência ativa, medida em kW e a uma carga capacitiva, normalmente um capacitor
potência aparente medida em kVA, chama-se fator ou motor síncrono super excitado em paralelo com
de potência. a carga.

Por exemplo:
Um motor elétrico, trifásico de 1000cv (736kW),
operando com 100% da potência nominal, com
fator de potência original de 0,86 e um rendimento
de 96%. O fator de potência desejado é de 0,95.
Qual é o valor do banco de capacitores necessário
para corrigir o fator de potência do motor?

Solução:
Figura 6.13. - Triângulo de potências.
PM = 736kW ∴
S = 3 . V .I [VA]

P 736
P = 3 . V . I . cos ϕ [W] Pconsumida = = = 766.67kW
η 0,96

Q = 3 . V . I . senϕ [VAr]
ϕ1 = arccos 0,86 = 30,7° ϕ2 = arccos 0,95 = 18,2°
A norma NBR 7094 (ABNT) admite uma tolerância
para o fator de potência de:
-1/6 de (1-cosϕ) Q1 = Pcons . tan ϕ1 Q2 = Pcons . tan ϕ2

6.7.1. Importância do Fator de Potência
necessrio= Q1 - Q2 = 0,594Pcons- 0,329Pcons= 0,265Pcons
kVAr . . .
Visando otimizar o aproveitamento do sistema
elétrico brasileiro, reduzindo o trânsito de energia
reativa nas linhas de transmissão, sub-transmissão kVAr necess rio = 0,265 . 766,67k = 202,9kVAr
e distribuição, a portaria do DNAEE número 85, de
25 de março de 1992, determina que o fator de
potência de referência das cargas passe de 0,85
para 0,92.
A mudança do fator de potência dá maior
disponibilidade de potência ativa no sistema, já que
a energia reativa limita a capacidade de transporte
de energia útil.
O motor elétrico é uma peça fundamental, pois
dentro das indústrias, representa mais de 60% do
consumo de energia. Logo, é imprescindível a
utilização de motores com potência e características
bem adequadas à sua função. O fator de potência
varia com carga imposta ao motor. Os catálogos
Weg indicam os valores típicos desta variação que
são também representados na figura 6.12.

39


7. REFRIGERAÇÃO 7.1.2. Ventilação Mista - Carcaças 355 a 500
na Linha Master (Canais Axiais e Radiais)
As perdas são inevitáveis no motor e o calor gerado
por elas deve ser dissipado, ou seja, transferido • Trocador de calor ar-ar (MGF, MAF)
para o elemento de resfriamento do motor, IC 0611
usualmente, o ar ambiente. A maneira pela qual é
feita a troca de calor entre as partes aquecidas do O motor pode apresentar proteção IP55 ou
motor e o ar ambiente é que define o "Sistema de superior. Possui um ventilador interno e um externo
Refrigeração" do motor. A classificação dos métodos acoplados ao eixo. O trocador de calor é montado
de resfriamento foram definidos conforme a norma na parte superior do motor.
ABNT-NBR 5110 e/ou IEC-60034.6. Os sistemas
usuais de refrigeração são apresentados a seguir.

7.1. SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO

7.1.1. Ventilação Axial

• Motor totalmente fechado (Linha HGF)
IC 0411 (ventilador externo no próprio eixo
do motor)
IC 0416 (ventilador externo com motor
auxiliar) Figura 7.2. - Motor totalmente fechado com
trocador de calor ar-ar.
Máquina totalmente fechada, resfriada por
ventilador e carcaça aletada (externa e
internamente). O motor apresenta proteção IP55 ou • Aberto (AUTO-VENTILADO) (MGA, MGP
superior. Possui um ventilador interno e um Há MAA, AGA)
ainda, canais axiais no pacote de chapas do rotor e IC 01
da carcaça, como mostra a figura abaixo:
Neste sistema, o motor pode apresentar proteção
IP23, IP24, caracterizando um motor aberto. Possui
um ventilador interno acoplado ao eixo, o qual
aspira o ar ambiente que passa através da
máquina, fazendo assim a troca de calor.

Figura 7.1a. - Motor totalmente fechado com
ventilação externa.

Figura 7.3a - Motor aberto (MGP).
Figura 7.1b. - Motor totalmente fechado com
ventilação externa independente.

40


• Ventilação independente com trocador de
ar-ar (MGI, MAI)
IC 0666

Neste sistema existe um ventilador independente
que força a circulação interna do ar. O outro
ventilador independente aspira o ar ambiente e o
faz circular através do trocador de calor ar-ar. O
motor pode apresentar proteção IP55 ou superior.
Figura 7.3b - Motor aberto (AGA).

• Trocador de calor ar-água (MGW, MAW)
IC W 37A81

O motor com trocador de calor ar-água pode
apresentar proteção IP55 ou superior,
caracterizando um motor fechado. O motor possui
um ventilador interno acoplado no eixo.

Figura 7.6 - Motor com ventilação independente e
trocador de calor ar-ar.

• Ventilação independente, motor aberto
(MGV, MAV)
Figura 7.4 - Motor com trocador de calor ar-água. IC 06

• Auto-ventilado por dutos (MGD, MAD) O ar ambiente é forçado a circular através do motor
IC 33 por um ventilador independente acoplado no topo
do motor, e em seguida, devolvido ao meio
Neste sistema, o motor apresenta um ventilador ambiente. Proteção IP23.
acoplado internamente no eixo, o qual aspira o ar
de um recinto não contaminado que, após
atravessar o motor, é devolvido ao meio ambiente.
Proteção IP55 ou superior.

Figura 7.7 - Motor aberto com ventilação
independente.
Figura 7.5 - Motor auto-ventilado por dutos.

41


• Ventilação independente com trocador de 7.1.3. Ventilação Bilateral Simétrica -
calor ar-água (MGL, MAL) Carcaças 560 a 1000 - Linha Master (Canais
IC W 37A86 Radiais)

Neste sistema existe um ventilador independente • Trocador de calor ar-ar (MGF, MAF)
que força a ventilação do ar internamente ao motor IC 0611
através do trocador de calor ar-água. Pode
apresentar proteção IP55 ou superior. O motor pode apresentar proteção IP55 ou
superior. Possui ventiladores internos e externo
acoplados ao eixo. O trocador de calor é montado
na parte superior do motor.

Figura 7.8 - Motor com ventilação independente Figura 7.10 - Motor totalmente fechado com
com trocador de calor ar-água. trocador de calor ar-ar.

• Ventilação independente por dutos (MGT, • Aberto (AUTO-VENTILADO) (MGA, MGP,
MAT) MAA)
IC 35 IC 01

O ar é aspirado de um recinto não contaminado e Neste sistema, o motor pode apresentar proteção
canalizado através de dutos até o motor. Pode IP23, IP24, caracterizando um motor aberto. Possui
apresentar proteção IP55 ou superior. dois ventiladores internos acoplados ao eixo, os
quais aspiram o ar ambiente que passa através da
máquina, fazendo assim a troca de calor:

Figura 7.9 - Motor com ventilação independente por Figura 7.11 - Motor aberto.
dutos.

42


• Trocador de calor ar-água (MGW, MAW) • Ventilação independente com trocador de
IC W 37A81 ar-ar (MGI, MAI)
IC 0666
O motor com trocador de calor ar-água pode
apresentar proteção IP55 ou superior, Neste sistema existe um ventilador independente
caracterizando um motor fechado. O motor possui que força a circulação interna do ar. O outro
dois ventiladores acoplados ao eixo. ventilador independente aspira o ar ambiente e o
faz circular através do trocador de calor ar-ar.
Grau de proteção IP55 ou superior.

Figura 7.12 - Motor com trocador de calor ar-água.
Figura 7.14 - Motor com ventilação independente e
trocador ar-ar.
• Auto-ventilado por dutos (MGD, MAD)
IC 33
• Ventilação independente, motor aberto
Neste sistema, o motor apresenta dois ventiladores (MGV, MAV)
acoplados internamente ao eixo, o qual aspira o ar IC 06
de um recinto não contaminado que, após
atravessar o motor, é devolvido ao meio ambiente. O ar ambiente é forçado a circular através do motor
Grau de proteção IP55 ou superior. por dois ventiladores independentes acoplados no
topo do motor, e em seguida, devolvido ao meio
ambiente. Grau de proteção IP23.

Figura 7.13 - Motor auto-ventilado por dutos.
Figura 7.15 - Motor aberto com ventilação
independente.

43


• Ventilação independente com trocador de
calor ar-água (MGL, MAL)
IC W 37A86

Neste sistema existe um ventilador independente
que força a ventilação do ar internamente ao motor
através do trocador de calor ar-água. Grau de
proteção IP55 ou superior.

Figura 7.16 - Motor com ventilação independente
com trocador ar-água.

• Ventilação independente por dutos (MGT,
MAT)
IC 35

O ar é aspirado (através de dois motoventiladores)
de um recinto não contaminado e canalizado
através de dutos até o motor. Grau de proteção
IP55 ou superior.

Figura 7.17 - Motor com ventilação independente
por dutos.

44


8. CARACTERÍSTICAS
CONSTRUTIVAS

Todos os motores elétricos têm em comum vários
elementos construtivos. Adicionalmente, cada tipo
de motor possui certos elementos específicos que o
caracterizam.
Entre os elementos comuns a todos os tipos de
motores, estão as partes estruturais como: carcaça,
estator, tampas, mancais, rotor, guias de ar,
ventiladores externos e internos, trocador de calor),
caixas de ligação principal e dos acessórios, flange,
acessórios, etc.
Os materiais empregados para carcaça, caixas de
ligação e de acessórios, flanges e ventiladores Figura 8.2 - Linha "M", carcaça soldada.
poderão ser de ferro fundido ou chapa de aço.
Guias de ar, trocadores de calor, tampas defletoras
são normalmente feitos de chapa de aço, alumínio
ou fibra de vidro também são materiais usados para
alguns desses itens.
Embora as partes ativas (como pacotes de chapas
do estator, do rotor e enrolamentos) possam ser
consideradas substancialmente semelhantes nos
diversos tipos de motores, significativas diferenças
no número, arranjo e construção dos enrolamentos
e nos núcleos ferro magnético produzem diferentes
características de funcionamento.

8.1. CARCAÇAS

Abaixo temos três figuras que mostram as principais Figura 8.3 - Linha "M", carcaça fundida.
carcaças de motores de indução de alta tensão
produzidas pela Weg Máquinas, a saber:

Figura 8.1. - Linha "H", carcaça fundida. Figura 8.4. - Linha "AGA", carcaça fundida.

45


a) Motores Linha "M": b) Motores Linha "H":
Construída em ferro fundido nas carcaças IEC 280 a Carcaça formada por um bloco de ferro fundido de
400 e da carcaça IEC, 450 e acima com chapas de alta resistência dotada de aletas externas e internas
aço 1010/20, sendo suas junções feitas através de e canais de ventilação para o fluxo de ar, com o
solda tipo "MIG", formando um conjunto sólido e objetivo de proporcionar o máximo desempenho.
robusto que é base estrutural da máquina. Todo o Apresenta como vantagem adicional o fato do
conjunto da carcaça recebe um tratamento de material não ser suscetível a corrosão ativa.
normalização para alívio de tensões provocadas pela
solda.
Os motores são submetidos à pintura interna após
tratamento térmico.

Figura 8.6. - Motor da linha "H".

c) Motores Linha "AGA":
Construída em ferro fundido nas carcaças 280 e
315.

Figura 8.7. - Motor da linha ''AGA''.

Figura 8.5. - Motor da linha "M".

46


8.2. TROCADOR DE CALOR

a) Trocador de Calor Ar-Ar:
Este sistema de arrefecimento é um dos mais
difundidos dentre os sistemas de refrigeração de
motores, sendo basicamente composto por:
• Tubos de alumínio sem costura com parede de
0,1mm ou especiais em tubos de aço ou cobre;
• Paredes e o corpo de trocador em chapas de aço
1010/20.
Todo o conjunto é protegido por tinta anti-
corrosiva.

Figura 8.9a. - Trocador de calor ar-água. O
movimento do ar interno do motor, através do
trocador, é movimentado pelo ventilador montado
no eixo do motor.

Figura 8.8a. - Trocador de calor ar-ar montado em
cima do motor.

Figura 8.9a. - Trocador de calor ar-água. O
movimento do ar interno do motor, através do
trocador, é movimentado pelo ventilador montado
no motor auxiliar do trocador.

Figura 8.8b. - Trocador de calor ar-ar montado em
volta do estator.

b) Trocador de Calor Ar-Água:
Eletricamente este motor possui a eficiência de um
motor aberto. Os trocadores de calor ar-água são
formados por tubos de cobre ou latão.
Neste sistema o calor é absorvido pela água que
circula no interior do radiador. Todo conjunto é
protegido por tinta anti-corrosiva.

47


8.3. ESTATOR 8.4. BOBINAGEM

O núcleo do estator é formado por chapas O enrolamento do estator é formado por bobinas
magnéticas de baixas perdas específicas (W/kg), ou pré-formadas de fio de seção retangular.
aço-silício. O fio condutor de cobre é nu ou esmaltado com
Na linha "H" o estator recebe ventilação axial já que verniz classe H (180°C) e recoberto com fita a base
o estator está prensado na carcaça, o que facilita a de mica (meia sobreposta).
dissipação do calor. As bobinas são revestidas com fitas a base de mica
Na linha "M", para as carcaças 280 à 500 (inclusive) em "estágio B" (catalisadas).
o pacote de chapas do estator recebe ventilação é Com o aumento do nível de tensão, descargas
mista (axial e radial). Acima da 500, o estator é elétricas poderão ocorrer, ocasionadas pela
dimensionado com canais radias para receber a proximidade dos condutores. Caso a tensão
ventilação radial, devido a grande área interna, este aplicada exceda a rigidez dielétrica do ar dá-se o
tipo de ventilação é a mais eficiente. aparecimento do efeito corona que é uma forma de
descarga elétrica. Para minimizar estes efeitos as
bobinas são ainda revestidas com fita condutora
(preta) a base de carbono, a partir de 5kV. Ainda, a
partir de 6kV, é colocada uma fita semi-condutora
(cinza) para equalização do gradiente de potencial
na saída do pacote do estator que consiste de falso
tecido de poliester e uma resina especial em estágio
B que contém partículas de carbeto de silício que
dão as características necessárias para equalização
do potencial.
Após a inserção das bobinas e fechamento das
ranhuras, o teste de curto-circuito (teste de
impulso) entre espiras é realizado para detectar
curto entre espiras. O teste de tensão aplicada é
executado antes da impregnação a vácuo e pressão
e após a impregnação realiza-se novamente a
tensão aplicada para garantir a qualidade do
Figura 8.10. - Pacote de estator da linha H. sistema de isolamento após todas as etapas do
processo de fabricação.
A medição de perdas no dielétrico, ou tangente
delta (tag δ -Tangente delta), é realizado para
comprovar a uniformidade da produção bem como
serve para determinar o comportamento térmico e
a rigidez dielétrica do isolamento.

Figura 8.12. - Processo mecanizado de formatação
das bobinas.

Figura 8.11. - Pacote de estator da linha M.

48


Figura 8.13a. - Laboratório de bobinagem de alta
tensão, fabricação e isolação das bobinas (cabeça
de bobina).
Figura 8.14a. - Inserção das bobinas nas ranhuras
do estator.

Figura 8.13b - Processo mecanizado de isolação das
bobinas (parte reta da bobina). Figura 8.14b. - Inserção das bobinas nas ranhuras
do estator.
O processo anterior a impregnação é composto da
seguinte maneira:
• Enrolar a bobina com a ajuda de um molde;
• Compactação (prensa) das partes retas;
• Conformação das bobinas (forma final) – (figura
8.12);
• Isolação mecanizada das partes retas e parte
das cabeças de bobina (figura 8.13b);
• Isolação das cabeças de bobina (figura 8.13a);
• Inserção e amarração das bobinas no pacote do
estator (figura 8.14 e 8.15).

Figura 8.15. - Ligação das bobinas e amarração das
cabeças de bobina.

49


Após este processo, o pacote do estator é
impregnado pelo sistema V.P.I. (Vacuum Pressure
Impregnation) através de vácuo (0.5mbar) e
pressão (3,5bar) imerso em resina a base de epóxi
não catalisada. Após a impregnação o pacote do
estator vai para a estufa onde ocorre o processo de
polimerização e cura. O resultado obtido é uma
impregnação sem bolhas de ar (vazios) e excelente
rigidez dielétrica e mecânica de conjunto.

Figura 8.18. - Estufa (processo de polimerização e
cura.

8.5. ROTOR

8.5.1. Rotor de Gaiola

a) Rotor injetado:
Os rotores de gaiola de alumínio injetado são
fabricados com processo de temperatura e pressão
Figura 8.16. - Laboratório de impregnação (V.P.I.) controlada, projetados para proporcionar:
de alta tensão. • Altos conjugados de partida com baixas
correntes com a facilidade de construção de
ranhuras que simulam a dupla gaiola;
• Excelente rigidez mecânica;
• A partida de cargas com elevado momento de
inércia;
• Suporta grande sobre-elevação de temperatura
durante a partida, isto porque, o material das
ranhuras e do cobre formarem um bloco único;
• Baixo custo comparado com o rotor de barras de
cobre.

Figura 8.17. - Tanque de impregnação a vácuo.

Figura 8.19. - Rotor de alumínio injetado.

50


b) Rotor de barras: 8.5.2. Rotor Bobinado (ou de Anéis)
O núcleo do rotor é formado por chapas de aço
silício. Possui canais axiais em todas as máquinas. As bobinas são confeccionadas com barras de cobre
Na linha H e M, nas carcaças menores, o pacote é nu. Uma espira da bobina é composta por duas
contínuo sem canais radias de ventilação. Na linha partes, as quais são soldadas entre si na cabeça de
M, carcaças maiores, a chapa é distanciada bobina. O isolamento das bobinas, normalmente, é
formando os canais radiais de ventilação, que por revestimento com fitas a base de mica em
permite elevada dissipação térmica. A parte ativa ou "estágio B" (catalisadas). É o mesmo processo do
condutores, podem ser de cobre ou latão. Especial estator. As bobinas são fixadas rigidamente dentro
atenção é dedicada para prevenir fadiga nas barras, das ranhuras através de cunhas.
ocasionadas pelas vibrações. Após colocação das Os anéis coletores são fornecidos em aço inox
barras nas ranhuras, é efetuada a solda do anel de (padrão), entretanto poderão ser fornecidos em
curto-circuito através de solda prata, garantindo bronze ou latão, dependendo da aplicação e do
perfeita conexão elétrica entre ambas as partes. local onde será instalado.
O rotor é curto-circuitado por intermédio do
Ainda, os rotores de barras podem apresentar conjunto dos anéis coletores e escovas, os quais
vários formatos de barras com a variação das dão acesso ao enrolamento do rotor, estes são
dimensões do perfil da barra. Essa gama de projetados para suportar a corrente máxima de
combinações possibilita um vasto controle dos operação necessária e a dissipação de calor gerado
parâmetros elétricos do motor (conjugado máximo pela corrente elétrica e o contato entre escovas e
e de partida, rendimento, fator de potência e anéis.
corrente de partida entre outros). Através das escovas e do coletor é possível conectar
uma resistência trifásica em série com os
enrolamentos do rotor, variando-se assim a
impedância do secundário do motor.
Com um reostato em série com o rotor é possível
regular a corrente e o conjugado de partida ou nas
condições de regime variar a rotação de trabalho
(escorregamento).

Figura 8.20. - Rotor de barras sem canais radiais de
ventilação (linha H).

Figura 8.21. - Rotor de barras com canais radiais de
ventilação (linha M).

Figura 8.22. - Rotores bobinados ou de anéis.

51


a) Porta-escovas fixo: baixar as escovas e colocar novamente o reostato
No porta-escovas do tipo fixo as escovas em contado com o rotor, a seqüência de operação é
permanecem em contato com o coletor a inversa da informada acima.
permanentemente, pressionadas por molas do tipo A operação de um motor com rotor bobinado curto-
pressão constante. Neste tipo de porta-escovas as circuitado é igual a de um motor com rotor de
escovas têm sua vida útil limitada em função de um gaiola. A manutenção é bastante reduzida porque
contato permanente com os anéis coletores. Fatores não há o desgaste das escovas.
que influenciam na vida útil das escovas são: Para esta configuração o conjunto, coletor, escovas
Percentual da carga que o motor trabalha, tipo ou e porta-escova são dimensionados para suportar as
qualidade das escovas, ambiente da instalação e condições de partida. Um motor que possui um
outros. dispositivo motorizado de levantamento de escovas
Para esta configuração todo o conjunto, coletor, não pode operar continuamente com as escovas
escovas e porta-escovas são dimensionados para baixadas, a não ser que esta condição foi informada
suportar as condições de partida e as de regime inicialmente antes da construção.
contínuo. Esse dispositivo é recomendado usar somente
quando a aplicação requerer poucas partidas por
dia, ou em torno de duas (02) partidas por dia.

Figura 8.24. – Motor redutor que aciona o sistema
de levantamento das escovas.

Figura 8.23. – Porta escovas fixo.

b) Porta-escovas com sistema motorizado de
levantamento das escovas:
As características mecânicas são similares ao porta-
escovas do tipo fixo, sendo que o levantamento das
escovas é realizado por um dispositivo motorizado
(ou manual), o qual, permite o levantamento das
mesmas e o curto-circuito dos anéis, através de um
controle remoto e/ou local.
A seqüência de atuação do dispositivo de
levantamento das escovas é o seguinte: O motor é
acionado, e este através de um redutor aciona um
anel que coloca as três fases em curto-circuito.
Somente após essa operação todas as escovas são
levantadas ou afastadas em relação ao coletor. Para

52


8.6. CAIXA DE LIGAÇÃO

8.6.1. Caixa de Ligação de Força

O material do invólucro pode ser fornecido em ferro
fundido ou aço, é vedada com cordões de borracha.
O grau de proteção da caixa é compatível com o do
motor.
A entrada dos cabos de alimentação pode ser feita
através de 1 (uma) ou mais entradas com rosca
métrica, PG, RWG ou NPT. Possibilita giros de 180
em 180 graus, 90 em 90 graus, dependendo do tipo
e tamanho da caixa, isto se deve a existência ou
não de acessório dentro da mesma e aplicação
(deve ser informado a necessidade).
Para conexão à rede, barras, bornes ou pinos de
ligação. Isoladores de Porcelana ou Epóxi,
dependendo da aplicação, são utilizados.

Figura 8.25. - Coletor mais pota-escovas do sistema
de levantamento das escovas.

Figura 8.28. - Caixa de ligação principal em aço.

Figura 8.26. - Porta escovas com dispositivo de
levantamento automático/manual.

Figura 8.29. - Caixa de ligação principal em aço,
com ponto neutro.

Figura 8.27. - Mecanismo de curto-circuito dos anéis
coletores.

53


8.6.2. Caixa de Ligação de Acessórios

É confeccionada em ferro fundido, independente da
caixa de força, pode ser instalada no mesmo lado
ou oposto a caixa principal. O grau de proteção da
caixa é compatível com o do motor e seu
posicionamento, normalmente, pode ser orientado
de 90 em 90°.
Há normalmente 3 (três) entradas com rosca
métrica, PG, RWG ou NPT, para os cabos de
ligação.
O padrão é fornecer o motor com uma caixa para
os acessórios de sinal (Pt100) e uma para os
acessórios de força (resistência de aquecimento),
ou quantas forem necessárias.

Figura 8.30. - Caixa de ligação principal em aço,
com Para-Raios e Capacitores para surtos.

Figura 8.31. - Caixa de ligação principal com para-
raios, capacitor e TC.

Figura 8.32. - Caixa de ligação principal em ferro
fundido.

54


8.7. EIXO

São dimensionados para suportar os esforços
mecânicos nas mais diversas aplicações.
Dependendo do tipo de acoplamento poderão ser
utilizados os seguintes materiais: ASI 1040/45,
4140 ou superiores, isto devido aos esforços radiais
aplicados na ponta do eixo.
Os eixos recebem um tratamento térmico com o
objetivo de aliviar as tensões internas, evitar
empenamentos e aumentar a resistência à fadiga
provocada pelos esforços de torção e flexão.
Figura 8.33. - Caixas de ligação dos acessórios.
Tipos de eixos:
• Oco:
8.6.3. Caixa de Ligação do Rotor, Linha "M" Aplicado em motores verticais onde o peso da
com rotor de anéis carga é apoiado no motor;
• Maciço:
Confeccionado em aço, aloja os terminais de Aplicado em motores onde o diâmetro do rotor é
circuito do rotor através de uma placa de bornes. A pequeno.
entrada dos cabos de alimentação é feita por 1 • Costelado:
(uma) ou mais entradas com rosca métrica, PG, Aplicado em motores onde o diâmetro do rotor é
RWG ou NPT. grande.

Figura 8.35. – Eixo Maciço, A chapa é colocada
diretamente em cima do eixo.

Figura 8.34. - Caixa de ligação do rotor. Figura 8.36. – Eixo Costelado. A chapa é colocada
em cima das costelas.

55


8.8. VENTILADOR 8.9. PLACA DE IDENTIFICAÇÃO

Os sistemas de ventilação interno e/ou externo, são A placa de identificação contém as informações que
projetados para obter o máximo desempenho com determinam as características nominais e de
baixo nível de poluição sonora. São construídos, desempenho dos motores que são definidas pela
para produzir o volume de ar necessário para a NBR-7094.
refrigeração e com baixo nível de ruído (atendendo Além das placas de identificação com as
as principais normas aplicadas a motores elétricos). características principais da máquina, existem no
Também é levado em conta o momento de inércias motor outras placas, como: Dos mancais, TAG,
e o rendimento. advertência, acessórios, certificadora e outras.

Tipos:
• Ventiladores radiais
- Motores bidirecionais
- Motores com IV pólos ou mais.
• Ventiladores axiais
- Motores com rotação unidirecional.
- Motores com II pólos.
- Motores onde é desejado nível de ruído
extremamente baixo.

Figura 8.37. – Ventilador Radial.

Figura 8.39. - Placas de identificação.

8.10. PINTURA

Na Weg Máquinas os planos de pintura são
resumidos em dois planos, 212P e 212E, os quais
são a solução para a as diversos ambientes e
aplicações. Estes planos seguem as Normas
Petrobrás e as mesmas são aprovados na
Petrobrás.

Figura 8.38. – Ventilador Axial.

56


8.10.1. PLANO DE PINTURA WEG MÁQUINAS 212P

Plano: 212P (Atende condição 4, item 4.4.3.1 - Norma Petrobrás N 1735 Revisão C).

Aplicação: Ambiente marítimo agressivo ou industrial marítimo, abrigado ou desabrigado, podendo conter
alta umidade. Indicado para aplicação em indústrias de papel e celulose, mineração, química e petroquímica.

Preparação de Superfície: Jateamento abrasivo ao metal quase branco Sa 2 ½, conforme norma ISO 8501-1;

Pintura de Fundo: Uma demão de “Primer Etil Silicato Inorgânico de Zinco”, atende a Norma PETROBRÁS
N1661, espessura de película seca de 67 a 90 µm;

Pintura Intermediária: Uma demão de “Tinta Epoxi Fosfato de Zinco de Alta Espessura”, atende a norma
Petrobrás N2630, espessura de película seca 90 a 130 µm;

Pintura de Acabamento: Uma demão de “Tinta Poliuretano Acrílico de Alta Espessura”, atende a norma
Petrobrás N 2677, espessura de película seca 63 à 91 µm;

Cor Final de Acabamento: Azul – Ral 5007 (Cor padrão Weg Máquinas).
Grau de brilho (ASTM D523): mínimo 80 %
Aderência (ASTM D3359): X0/Y0 a X1/Y3
Resistência à névoa salina (ASTM D 1654): mínimo 3000 horas
I – Migração subcutânea: máx. 2,0 mm
II – Grau de empolamento: DO/TO
III – Grau de enferrujamento: FO

8.10.2. PLANO DE PINTURA WEG MÁQUINAS 212E

Plano: 212E (Atende condição 4, item 4.4.3.2 - Norma Petrobrás N 1735 Revisão C).

Aplicação: Ambiente marítimo agressivo ou industrial marítimo, abrigado, podendo conter alta umidade e
espingos de álcalis e solventes. Indicado para aplicação em indústrias de papel e celulose, mineração, química e
petroquímica.

Preparação de Superfície: Jateamento abrasivo ao metal quase branco Sa 2 ½, conforme norma ISO 8501-1;

Tinta de Fundo: Uma demão de “Primer Etil Silicato Inorgânico de Zinco”, atende a Norma PETROBRÁS
N1661, espessura de película seca de 67 a 90 µm;

Tinta Intermediária: Uma demão de “Tinta Epoxi Fosfato de Zinco de Alta Espessura”, atende a norma
Petrobrás N2630, espessura de película seca 90 a 130 µm;

Tinta de Acabamento: Uma demão de “Tinta Epoxi poliamida de Alta Espessura”, atende a norma Petrobrás
N2628, espessura de película seca 90 a 130 µm;

Cor Final de Acabamento: Azul – Ral 5007 (Cor padrão Weg Máquinas).
Grau de brilho (ASTM D523): mínimo 60 %
Aderência (ASTM D3359): X0/Y0 a X1/Y3
Resistência à névoa salina (ASTM D 1654): mínimo 3000 horas
I – Migração subcutânea: máx. 2,0 mm
II – Grau de empolamento: DO/TO
III – Grau de enferrujamento: FO

57


8.11. TERMINAIS DE ATERRAMENTO • 02 terminais de aterramento fixados na carcaça
em lados opostos. O tipo de fixação pode ser
O aterramento tem a finalidade de proteger os por parafuso ou conector.
operadores de motores elétricos ou de máquinas
acionadas pelos mesmos, contra possíveis curto-
circuitos entre uma parte energizada e a carcaça do 8.12. FORMAS CONSTRUTIVAS
motor. NORMALIZADAS
Esta proteção se dá pelo oferecimento de um
caminho mais fácil para o fluxo, de corrente, assim, Entende-se por forma construtiva, o arranjo das
desviando-a do operador e da máquina. partes construtivas das máquinas com relação a sua
Geralmente, o sistema de aterramento está fixação, a disposição de seus mancais e a ponta de
localizado da seguinte forma: eixo; que são padronizadas pela NBR-5031, IEC
• 01 terminal de aterramento no interior da caixa 60034-7, NEMA MG 1-4.
de ligação;

Tabela 8.2. - Formas construtivas normalizadas.

8.13. MANCAIS • As condições ambientais a qual é submetido.

Dispositivo mecânico sobre o qual se apóia um eixo O tipo de mancal a ser selecionado está ligado com
girante (no caso do motor elétrico), deslizante ou o tipo de aplicação, sendo eles divididos em:
oscilante, e que lhe permite o movimento com um
mínimo de atrito.
Devido a grande importância dos mancais para o 8.13.1. Mancal de Rolamento:
motor como um todo, segue abaixo alguns fatores
que determinam a sua durabilidade, a saber: A lubrificação destes pode ser a graxa,
• Velocidade de operação; opcionalmente imerso em óleo ou ainda com névoa
• Esforços axiais e radiais aplicados aos mesmos; de óleo (“Qil Mist”).
• A correta manutenção e lubrificação;

58


Tipos:
• Rolamentos de Esferas: É o padrão utilizado na
Weg Máquinas.
• Rolamentos de Rolos: Usado com cargas com
forças radiais elevadas.
Obs.: Não pode ser utilizado em motores II
pólos, devido a velocidade crítica estar próxima
da velocidade síncrona do motor.
• Rolamento de Contato Angular: Para cargas com
esforços radiais e axiais maiores do que o
rolamento normal suportaria.
• Rolamento de Rolos Cônicos: Para cargas com
elevados esforços radiais e axiais.
Figura 8.41. - Rolamentos.
Limites de temperatura:
110°C (desligamento)
90°C (alarme) 8.13.2. Dimensionamento do mancal e Eixo
para Acoplamento por Polias e Correias

Quando o acoplamento é por polias e correias deve-
se tomar cuidado especial com o eixo e o mancal do
motor. O peso da polia motor e conjunto com a
força da correia resulta em um esforço axial na
ponta de eixo. Normal é necessário reforçar o eixo e
o rolamento para suportar o esforço axial.
Nesta condição a Weg Máquinas tem como padrão
aumentar a ponta de eixo, usar rolamento de rolos
e usar aço AISI 4140 no eixo.
Para o correto dimensionamento do eixo e do
mancal e evitar a quebra do eixo ou do rolamento
são necessários os dados abaixo:
Figura 8.40a - Motor com mancal de rolamento a
graxa. F1 F2

F3 Acoplamento

Figura 8.40a - Motor com mancal de rolamento em
banho de óleo.
- Tipo de Correia (V ou Plana)? ........................
- Quantidade de Correias?..................................
- Diâmetro da polia motora (DM)?................mm
- Diâmetro da polia movida (da)?.................mm
- Distância entre os centros das polias
(DC)?........................................................mm
- Largura da polia (L)?...................................mm
- Distância entre o centro das correias ao encosto

59


do eixo (x)?............................................mm
- Qual das figuras acima refere-se a aplicação? F1,
F2, F3.
- Qual o ângulo entre as duas polias
(Beta)?...................................................graus

8.13.3. Mancal de Bucha

Os mancais (casquilhos) são separados em dois
setores corretamente posicionados por pinos e este
fato permite a sua inspeção sem necessidade da
retirada do motor do local da instalação. São
isolados eletricamente da carcaça do motor
impedindo assim a circulação de correntes parasitas
Figura 8.42. - Motor com mancal de bucha.
pelo eixo da máquina.

Apresenta uma folga axial de alguns milímetros,
esta varia com o tamanho do mancal. A montagem
do rotor é feita de tal maneira que o centro
magnético do motor fique na posição tal que o rotor
tenha folga para os dois lados, ou seja, a folga axial
fique dividida por dois. Para indicar a posição do
centro magnético há um indicador fixo no mancal
dianteiro, este indica a posição correta na direção
de três marcas em cima da ponta de eixo. Uma
marca indica o limite do rotor para trás, a outra o
limite do rotor para frente e a do centro é a posição
do centro magnético (posição de montagem e
trabalho do motor).

NOTA: O motor deve ser acoplado de tal
maneira que o indicador fique posicionado na Figura 8.43. - Casquilho e anel pescador.
marca centra (ver na ponta de eixo). Caso o
mancal trabalhe encostado para frente ou
para trás, o mancal sofrerá sobre-
aquecimento e a queima do mesmo.

Uma grande vantagem do mancal de bucha em
relação ao rolamento:
- Vida útil bem maior.
- Suporta rotações elevadas.
- Suporta maior esforço radial combinado com a
rotação.

A principal desvantagem em relação ao rolamento é
o seu preço.

Limites de temperatura:
120ºC - Desligamento
100ºC – Alarme

Figura 8.44. - Motor com mancal de bucha tipo
pedestal.

60


Mancal de Bucha dianteiro Mancal de Bucha traseiro

Onde:
Onde:
1. Bujão de dreno
1. Bujão de dreno
2. Carcaça do mancal
2. Carcaça do mancal
3. Carcaça do motor
3. Carcaça do motor
4. Parafuso para montagem da capa da carcaça
4. Parafuso para montagem da capa da carcaça
do mancal
do mancal
5. Capa da carcaça do mancal
5. Capa da carcaça do mancal
6. Parafuso da capa do mancal bipartido
6. Parafuso da capa do mancal bipartido
7. Selo máquina
7. Selo máquina
8. Parafuso do selo máquina
8. Parafuso do selo máquina
10. Olhal de suspensão
10. Olhal de suspensão
15. Casquilho superior
11. Defletor estacionário
16. Casquilho inferior
12. Parafuso do defletor estacionário
17. Anel pescador
13. Portador do selo labirinto
18. Selo labirinto
14. Parafuso do portador do selo labirinto
19. Mola circular elástica
15. Casquilho superior
21. Parafuso de montagem da carcaça do mancal
16. Casquilho inferior
carcaça do mancal
17. Anel pescador
22. Defletor inferior
18. Selo labirinto
23. Parafuso de união dos defletores
19. Mola circular elástica
21. Parafuso de montagem da carcaça do mancal
carcaça do mancal
24. Defletor inferior
25. Parafuso de união dos defletores

61


8.14. LIMITES DE RUÍDOS

Os motores Weg atendem as normas NEMA, IEC, e NBR que especificam os limites máximos de nível de potência
sonora, em decibéis. Os valores da tabela 8.3 estão conforme NBR 7565.

NÍVEL DE POTÊNCIA SONORA EM dB(A)

Graus de proteção IP22 IP44 IP22 IP44 IP22 IP44 IP22 IP44 IP22 IP44 IP22 IP44
Velocidade nominal (rpm) 960<n 1320<n 1900<n 2360<n 3150<n
n≤960
"n" ≤1320 ≤1900 ≤2360 ≤3150 ≤3750
Faixas de potências Nível de potência sonora
nominais, P dB(A)
Motores
kW cv
P<1,1 P<1,5 73 73 76 76 77 78 79 81 81 84 82 86
1,1<P≤2,2 1,5<P≤3,0 74 74 78 78 81 82 83 85 85 86 86 91
2,2<P≤5,5 3,0<P≤7,5 77 78 81 82 85 86 86 90 89 93 93 95
5,5<P≤11 7,5<P≤15 81 82 85 85 88 90 90 93 93 97 97 96
11<P≤22 15<P≤30 84 86 88 88 91 94 93 97 96 100 97 100
22<P≤37 30<P≤50 87 90 91 91 94 98 96 100 99 102 101 102
37<P≤55 50<P≤75 90 93 94 94 96 100 98 102 101 104 103 104
55<P≤110 75<P≤150 93 96 97 95 100 103 101 104 103 106 105 106
110<P≤220 150<P≤300 97 99 100 102 103 106 103 108 105 109 107 110
220<P≤630 300<P≤860 99 102 103 105 106 108 106 109 107 111 110 113
630<P≤1100 860<P≤1500 101 105 106 108 108 111 108 111 109 112 111 116
1100<P≤2500 1500<P≤3400 103 107 108 110 109 113 109 113 110 113 112 118
2500<P≤6300 3400<P≤8600 106 109 110 112 110 115 111 115 112 115 114 120
Tabela 8.3. - Nível de potência sonora em dB(A).

Com o objetivo de limitar ainda mais os níveis de
ruído nos motores, a WEG desenvolveu, e está em
constantemente desenvolvendo, vários tipos de
abafadores ou atenuadores de ruídos e carenagens,
que possibilitam (juntos) obter valores bem abaixo
da tabela 8.3.

A medição do nível de ruído é executada conforme
representado na figura 8.45 abaixo, a uma distância
de um metro (1m), seguindo a seqüência de 1 a 8.
O valor informado nas folhas de dados sempre é o
valor médio dos 8 pontos.

As medições, normalmente feitas em laboratório ou
no campo, são em Pressão Sonora, sendo que a
tabela da norma é em Potência Sonora.
Figura 8.45. – Pontos de medição do Nível de
Ruído.

62


A transformação de Potência Sonora para Pressão que se referem os níveis da severidade de vibração
Sonora, conforme abaixo (Norma IEC60034-9): estão indicadas na figura 8.34.

Lp = Lw – 10.log (S/So)

Lp – é o nível de pressão sonora em campo aberto
em uma superfície de reflexão a 1m da máquina.
Lw – é o nível de potência sonora determinado
conforme procedimento desta norma.
So – é 1m².
S – é a superfície que envolve a máquina a 1m, de
acordo com a norma ISO3744 e a seguinte regra:
a) Altura de eixo <=280mm Área da superfície
(S) é um hemisfério (m²).
b) Altura de eixo >280mm Área da superfície (S)
é um paralelepípedo (m²).

Figura 8.46. - Pontos de Medição.
8.15. VIBRAÇÃO
8.16. BALANCEAMENTO
A vibração de uma máquina elétrica está
intimamente relacionada com sua montagem e por
Conforme a NBR-8008, balanceamento é o processo
isso é geralmente desejável efetuar as medições de
que procura melhorar a distribuição de massa de
vibração nas condições reais de instalação e
um corpo, de modo que este gire em seus mancais
funcionamento.
sem forças de desbalanceamento.
A tabela 8.4 indica os valores admissíveis para a
Muitas vezes não é fácil reconhecer a relação entre
máxima velocidade de vibração, para motores
o desbalanceamento do rotor e as vibrações da
elétricos, para dois graus: A e B - conforme norma
máquina sob condições de operação. As vibrações
IEC 60034-14.
da máquina podem provir apenas parcialmente da
presença de desbalanceamento do rotor.
Grau A: Aplicado a máquinas sem exigências
especiais de vibração.
A amplitude das vibrações é influenciada por vários
Grau B: Aplicado em máquinas com exigências
fatores, tais como:
especiais de vibração. Montagem rígida não é
- Massa vibratória das carcaças da máquina e sua
considerado aceitável para máquinas com altura de
fundação.
eixo menor que 132.
- A rigidez dos mancais e fundação.
- Aproximação da velocidade de operação em
Valor Limite da Velocidade
relação a várias freqüências de ressonância,
Classe de de Vibração (mm/s) para
Carcaças etc.
Balancea- Montagem
mento - Problemas de montagem da máquina,
132 a
56 a 132
280
H > 280 acoplamento, ou do conjunto máquina
acionante / acoplamento / carga.
A Livre 1,6 2,2 2,8 - Projeto estrutural da máquina, acoplamento ou
Rígida 1,3 1,8 2,3 da carga.
B Livre 0,7 1,1 1,8
Rígida -- 0,9 1,5
Tabela 8.4. - Limites de Vibração.

8.15.1. Pontos de Medição

As medições da severidade de vibração devem ser
efetuadas sobre os mancais, na proximidade do
eixo, em três direções perpendiculares, com a
máquina funcionando na posição que ocupa sob
condições normais (com eixo horizontal ou vertical). Figura 8.47. – Balanceamento.
A localização dos pontos de medição e as direções a

63


9. CARACTERÍSTICAS DE PARTIDA sistemas de partida, inclusive estrela-triângulo.
Entretanto, o alto custo dos contatores e/ou
9.1. LIMITAÇÃO DA CORRENTE DE disjuntores a vácuo, normalmente inviabiliza este
PARTIDA tipo de partida para motores de alta tensão.

Sempre que possível a partida de um motor trifásico No gráfico a seguir:
de gaiola, deverá ser direta na rede ou plena I∆ = corrente na ligação delta;
tensão, por meio de contatores à vácuo e/ou C∆ = conjugado na ligação delta;
disjuntores. Deve-se ter em mente que para um IY = corrente na ligação estrela;
determinado motor as curvas de conjugados e CY = conjugado na ligação estrela;
corrente são fixas (quem determina o seu valor é a n = rotação síncrona;
parte física do motor), independente da dificuldade t1 = tempo ou rotação em que deverá ocorrer a
de partida, para uma tensão constante. comutação Y/∆.
Nos casos em que a corrente de partida do motor é
elevada podem ocorrer as seguintes conseqüências
prejudiciais:
a) Elevada queda de tensão no sistema de
alimentação da rede, provocando interferência
em equipamentos instalados neste sistema;
b) O sistema de alimentação (cabos, chaves,
proteção, transformador) deverá ser sobre
dimensionados, elevando os custos;
c) A imposição das concessionárias de energia
elétrica que limitam a queda de tensão da rede.

Caso a partida direta na rede não seja possível,
devido aos problemas citados acima, pode-se usar
sistema de partida indireta para reduzir a corrente
de partida.
Estes sistemas de partida indireta (tensão reduzida,
variação de freqüência, por resistência) são:
• Chave estrela-triângulo;
• Chave compensadora ou auto-trafo;
• Chave de partida estática ou soft-start; tC n
• Inversor de freqüência;
• Reostato para motores de anéis.
Figura 9.1. - Partida estrela-triângulo.

9.1.1. Chave Estrela-Triângulo
9.1.2. Chave Compensadora (Auto-
Transformador)
É fundamental para a partida com chave estrela-
triângulo que o motor tenha a possibilidade de
Para motores que irão partir com uma tensão
ligação em dupla tensão, ou seja, em 1350/2300V,
menor que a tensão nominal, a corrente e o
em 2400/4160V ou 3800/6600V. Os motores
conjugado de partida deverão ser multiplicados
deverão ter no mínimo seis bornes de ligação.
pelos fatores K1 (fator de multiplicação da corrente)
A partida estrela-triângulo poderá ser usada quando
e K2 (fator de multiplicação do conjugado) obtidos
a curva de conjugados do motor é suficientemente
no gráfico da figura 9.2.
elevada para poder garantir a aceleração da
máquina com a corrente reduzida. Na ligação
estrela, o conjugado fica reduzido para 25 a 33%
do conjugado de partida e a corrente de partida
para 33% do valor em da ligação triângulo. Por este
motivo, sempre que for necessária uma partida
estrela-triângulo, deverá ser usado um motor com
curva de conjugado de partida elevado.
Os motores Weg, quando solicitado pela aplicação,
são projetados para obter alto conjugado máximo e
de partida, sendo, portanto, aptos à maioria dos

64


variável aos terminais do motor durante a
"aceleração". Este comportamento é, muitas vezes,
chamado de "partida suave" (soft-starter). No final
do período de partida, ajustável conforme a
aplicação, a tensão atinge seu valor pleno após uma
aceleração suave ou uma rampa ascendente, ao
invés de ser submetido a incrementos ou "saltos"
repentinos, como ocorre com os métodos de partida
por auto-transformador, ligação estrela-triângulo,
etc. Com isso, consegue-se manter a corrente de
partida (na linha) próxima da nominal e com suave
variação, como desejado. Valor limite de corrente
permitido no motor é função da aplicação e do
projeto do motor.
Além da vantagem do controle da tensão (e por
conseqüência da corrente) durante a partida, a
chave eletrônica apresenta, também, a vantagem
de não possuir partes móveis ou que gerem arco
elétrico, como nas chaves mecânicas. Este é um
dos pontos fortes das chaves eletrônicas, pois sua
vida útil é bem mais longa (permite até centenas de
milhões de manobras).

Figura 9.2. - Fatores de redução K1 e K2.
C / Cn Rotação (%) Ip / In
A chave compensadora pode ser usada para a Figura 9.3. - Partida Direta e com Soft-Starter por
partida de motores sob carga. Ela reduz a corrente rampa de tensão.
de partida, evitando uma sobrecarga no circuito,
deixando, porém, o motor com um conjugado Onde:
"suficiente" para a partida e aceleração. A tensão 1. Corrente de partida direta;
na chave compensadora é reduzida através de auto- 2. Corrente de partida com soft-starter;
transformador que possui normalmente taps de 50, 3. Conjugado com partida direta;
65 e 80% da tensão nominal. 4. Conjugado com soft-starter;
5. Conjugado da carga.
9.1.3. Partida Estática ou Soft-Starter
9.1.4. Partida com Inversor de Freqüência
O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave
de partida a estado sólido a qual consiste de um Por muitos anos, motores CA foram usados
conjunto de pares de tiristores (SCR, ou estritamente em aplicações de velocidade
combinações de tiristores/diodos), um em cada constante. Tradicionalmente, com bombas,
borne de potência do motor. ventiladores e compressores, o controle da vazão
O ângulo de disparo de cada par de tiristores é também foi realizado através de meios mecânicos
controlado eletronicamente para uma tensão

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como o estrangulamento de válvulas e abafadores. aterrado. Uma ponte retificadora trifásica é a fonte
Quando a velocidade variável era requerida, de alimentação de um motor acionado por Inversor
motores CC, juntamente com turbinas e motores de de Freqüência. Em operação, somente duas fases
combustão interna, eram escolhidos. conduzem simultaneamente, portanto, a soma
O advento, de acionamentos de velocidade variável, vetorial não é zerada. O centro do Link CC
confiáveis e de custo efetivo, mudaram rapidamente movimenta-se e tem valores de tensão positivos e
estes procedimentos. Estes acionamentos, que negativos com relação ao terra (tensão de "Modo
regulam a velocidade do motor, controlando a Comum"), com magnitudes que variam com o
tensão e a freqüência da rede, tem alargado ângulo de disparo da ponte retificadora. A
vastamente a abrangência das aplicações e magnitude da tensão de Modo Comum em cada
capacidades dos motores CA. perna da ponte pode ser igual à metade da tensão
O uso de controles de freqüência ajustável, nominal Fase-Neutro. Assim, a tensão total aplicada
entretanto, impacta no projeto, desempenho e nas fases do motor com conversor CA-CA pode ser
confiabilidade dos motores CA. Muitos efeitos são duas vezes a tensão nominal de fase.
positivos. Velocidades baixas significam ciclos Isto é um problema uma vez que motores não são
menores (portanto fadiga minimizada) dos normalmente projetados para operar com o dobro
rolamentos, ventoinhas e outros elementos da tensão nominal. Uma forma de solucionar este
girantes. A "Partida Suave" de um motor elimina os fato é especificar motores com isolação suficiente
altos esforços da partida nos enrolamentos do para suportar o dobro da tensão nominal (normal
estator e barras do rotor que são usuais quando a quando se especifica um motor para operar com
partida ocorre diretamente na rede. variador de freqüência).
Acionamentos de freqüência ajustável podem
influenciar positivamente a vida útil do motor, 2) Harmônicas
quando adequadamente aplicados. Há, contudo, Os efeitos das harmônicas geradas pelo
uns poucos fatores importantes que devem ser acionamento podem afetar a operação, vida útil e
considerados quando do uso de motores com estes desempenho do motor. Estes efeitos podem ser
acionamentos. Estes problemas são bem definidos e divididos em 3 categorias: aquecimento, dielétrico e
administráveis e a seguir abordados. A ocorrência mecânico.
de problemas, com a instalação destes A figura 9.4 ilustra um exemplo de forma de onda
acionamentos, será significativamente reduzida de tensão (P.W.M.) e corrente que pode ser
quando estes fatores já são considerados fornecida à um motor por um inversor de
adequadamente na especificação técnica inicial. freqüência.

Aspectos adicionais a serem considerados na
Especificação de Motor com Velocidade
Variável.

Aplicações com velocidade variável possuem mais
dos problemas de aplicação do que os motores com
velocidade constante, tais como, requisitos
específicos da carga , integridade da isolação,
vibrações, qualidade dos materiais e da construção.
Há cinco aspectos adicionais que devem ser levados
atentamente em consideração quando especificados
motores para aplicações com velocidade variável:
• Tensão de "Modo Comum";
• Harmônicas;
• Freqüências de Chaveamento e Ondas
Estacionárias;
• Faixa de Velocidade;
• Aspectos na Partida.

1) Tensão de Modo Comum
Quando operado diretamente conectado à rede, o
motor é alimentado pela tensão de entrada trifásica.
Com uma fonte de alimentação regular (equilibrada)
trifásica, a soma de todos os vetores de fase é zero, Figura 9.4 - Tensão e corrente no motor.
o neutro é estacionário e é usualmente mantido

66


As harmônicas de corrente são aditivos à corrente corrente que afetam de forma variada a isolação do
fundamental, portanto geram calor adicional nos motor.
enrolamentos do motor. Mesmo um valor de 30% Ocasionados pela freqüência de chaveamento,
(trinta por cento) de distorção de corrente num picos de tensão ou alto dV/dt, terão impacto na
motor, não gera mais que 8% (oito por cento) de vida útil dos enrolamentos do motor. A freqüência e
calor adicional (devido principalmente aos amplitude, desses surtos todos, influenciam a vida
enrolamentos do motor que se comportam como do isolamento e a provável forma de defeito.
um filtro). Uma recomendação conservadora e justa seria
É necessário que o fornecedor do acionamento requerer que o fabricante do acionamento
supra o fornecedor do motor com informações especificasse ao fabricante do motor qualquer outro
sobre as harmônicas geradas para permitir que o requisito especial de isolação (visto que a utilização
motor seja devidamente projetado com a adequada de filtros encareceria demais o inversor). Quando
capacidade de absorção/dissipação de calor para necessário (geralmente acima de 20m) o usuário
contra-balancear qualquer perda e/ou aquecimentos deverá prover ao fabricante do inversor/motor os
adicionais. Um motor operando com velocidade comprimentos estimados dos cabos, pois a partir
variável através de um inversor de freqüência deve deste comprimento o aumento da capacitância da
atender os mesmos limites de elevação de linha em relação ao terra ocasiona a amplificação
temperatura que um motor operando com onda (pelo fenômeno da reflexão) dos picos de tensão,
senoidal pura. que podem danificar o isolamento do motor. Este
As harmônicas de corrente podem originar emissão efeito pode ser minimizado colocando filtros
maior de ruído audível. Os motores devem reativos na saída do conversor ou aumentando o
demonstrar que o limite de nível ruído sonoro é isolamento das bobinas do motor.
atendido quando estes são acionados por inversores
estáticos de freqüência. Ainda, as harmônicas 4) Faixa de Velocidade
também contribuem com o "Torque Pulsante". O Apesar da inércia não ser um problema para o
torque pulsante causa excitações torcionais que motor com partida suave o é para o acionamento.
podem ter conseqüências destrutivas se não forem Aplicações com centrífugas requerem que o motor e
apropriadamente dirigidas. acionamento sejam dimensionados para as
Em casos extremos, a magnitude da pulsação é condições de máxima velocidade de operação.
suficientemente grande para criar contra-torques. Cargas alternativas (ou outras cargas com toque
Em aplicações com baixa inércia tais como bombas constante, tais como estrusoras, britadores e alguns
centrífugas diretamente acopladas, usualmente há tipos de sopradores e compressores) devem ser
pouco perigo. Porém, aplicações em ventiladores ou dimensionadas para condições de velocidade
em compressores de alta velocidade com redutores mínima operacional.
de alta inércia há alto risco potencial. Esta situação De qualquer ponto de vista razoável, os dados reais
potencialmente perigosa pode ser analisada e de carga devem ser fornecidos para todos os
evitada com segurança. fornecedores de motores a fim de assegurar-se que
Uma análise torcional é normalmente realizada nos o motor será capaz de partir e acelerar a carga e
elementos mais importantes do trem de funcionar dentro dos limites especificados de
acionamento. Com acionamento de velocidade temperatura e sob todas as condições de operação.
variável, itens adicionais devem ser acrescentados Na maioria das aplicações com velocidade variável,
para análise. O Torque Pulsante deve ser incluído, a máxima velocidade de operação é ou esta perto
pois as magnitudes deste e a fadiga resultante da rotação nominal de um motor padrão ligado
podem então ser calculados. Em outros casos, pode diretamente à rede.
ser requerida a modificação do diâmetro do eixo e As operações em baixa velocidade não partilham os
fatores de concentração de tensões, para evitar mesmos problemas de integridade mecânica das
falhas por fadiga nos elementos do trem de operações em alta velocidade, mas certamente
acionamento. partilham os problemas de mancais, lubrificação e
de refrigeração.
3) Freqüências de Chaveamento e Ondas A mínima velocidade de operação deve ser
Estacionárias especificada na Especificação ou Folha de Dados,
Além da possibilidade de gerar calor adicional, as tendo em vista que o sistema de refrigeração do
formas de ondas dos acionamentos podem ter motor está ligado intimamente à sua rotação.
outros efeitos diretos no sistema de isolação dos Operação à velocidade crítica pode resultar em
motores. Todos os acionamentos estáticos, utilizam- níveis de vibração altos que podem levar à falha por
se de dispositivos eletrônicos de chaveamento na fadiga dos componentes do trem de acionamento.
sua secção de inversão. A ação do chaveamento Para evitar este risco, deve-se especificar uma
(liga-desliga) produz picos e transientes de tensão e máquina que não tenha qualquer freqüência crítica

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dentro da faixa de operação pretendida, ou fazer Durante as partidas o acionamento controla a
com que o inversor de freqüência "pule" esta tensão e freqüência para permitir que o motor
rotação. trabalhe próximo do escorregamento e fluxo
Para a maioria das aplicações com motores de 04 nominais e esteja operando, na porção estável da
pólos e maiores, na faixa de 50% a 100% da curva Torque x r.p.m. Assim, para a maioria das
velocidade, tal solução é normal. Porém, com aplicações e certamente para as cargas centrífugas,
motores de 02 pólos ou faixas mais amplas de as correntes de partida são muito baixas, a
variação de velocidade pode haver uma grande aceleração é suave e controlada, e por causa do
oportunidade para surgimento de problemas. Em baixo escorregamento, o aquecimento do rotor é
motores maiores, de mais alta velocidade estas bastante reduzido.
soluções podem ser custosas ou indisponíveis.
Utilizar motores que tenham freqüências críticas na
faixa de operação é possível, se eles tiverem uma
resposta em freqüência bem amortizada.
Alternativamente, o controle pode ser bloqueado
para operações em freqüências bem definidas, que
por sua vez limita a flexibilidade operacional do
acionamento.

5) Aspectos na Partida
Um aspecto positivo na operação de motores com
acionamento de freqüência variável é a partida
suave. As instalações típicas de acionamento são Figura 9.6. - Curva típica de motor aplicado à
configuradas para limitar a corrente do motor a inversor de freqüência.
100% da nominal, eliminando assim os esforços de
partida no isolamento do motor e na rede de Considerações Importantes:
alimentação. 1) Quanto menor a tensão e a freqüência do
A maioria das aplicações são projetadas para estator, mais significativa é a queda de tensão
manter a relação V/Hz constante, mantendo o fluxo neste, de modo que para baixas freqüências,
eletromagnético no entreferro do motor uniforme, mantendo-se a proporcionalidade entre a
desta maneira, nas baixas freqüências a tensão será freqüência e a tensão, o fluxo e
baixa (ver figura 9.5). conseqüentemente o conjugado da máquina
diminui bastante. Para que isto seja evitado, a
V tensão do estator para baixas freqüências deve
ser aumentada, através da compensação IxR,
Vn conforme figura abaixo:

fn f

P
Pn

Figura 9.7. - Curva Característica V/f com
compensação I x R.

Para a faixa compreendida entre 0 a
aproximadamente 6 Hz, a relação entre V1 e f1 não
fn f é determinada facilmente, pois dependem tanto de
f1 (freqüência estatórica) como de f2 (freqüência
Figura 9.5. - Variação linear de tensão e rotórica). Portanto, a elevação da tensão em baixas
freqüência. freqüências depende também da freqüência do
escorregamento e conseqüentemente da carga;

68


2) Relações V1/f1 acima dos valores nominais estão 9.1.5. Partida com Reostato para Motores
limitadas em função de que para altos valores de Anéis
de tensão ocorre a saturação e o conseqüente
enfraquecimento do campo. Combinando as O motor de indução de anéis (rotor bobinado) pode
equações já apresentadas e com a consideração ter uma família de curvas, conjugado x velocidade,
de pequenos valores de escorregamento e através da inserção de resistências externas no
supondo f2 proporcional a f1, podemos dizer circuito rotórico. Desta maneira, para uma dada
que: velocidade, é possível fazer o motor fornecer
- O conjugado máximo decresce com o qualquer valor de conjugado, até o limite do
quadrado do aumento da velocidade (1/n2); conjugado máximo. Assim é possível fazer com que
- O conjugado nominal decresce o motor tenha altos conjugados na partida com
hiperbolicamente com o aumento da correntes relativamente baixas (até a corrente do
velocidade (1/n), e decresce conjugado máximo), bem como fazê-lo funcionar
aproximadamente com o quadrado da numa dada velocidade com o valor de conjugado
redução do fluxo (φ2); desejado.
- O valor aproximado da velocidade máxima Em cada uma das curvas da família de curvas, o
com potência constante é: motor comporta-se de maneira que à medida que a
 Cm x  carga aumenta, a rotação cai gradativamente. À
nm x < 
  . nnom
 velocidade síncrona, o conjugado motor torna-se
 Cnom  igual a zero.

Figura 9.8. - Enfraquecimento de campo para
valores de tensão e freqüência acima dos nominais. Figura 9.9. - Família de curvas de conjugado x
velocidade para motores de anéis.
3) Em função de que as formas de onda, tanto de
tensão como de corrente, produzidas pelos A utilização de motores de anéis baseia-se na
conversores de freqüência não são senoidais seguinte equação:
puras, ou seja, possuem um alto conteúdo de
harmônicos de 5ª, 7ª, 11ª e 13ª ordem, as 3 R2 . I2
2
p j2
perdas nos motores são maiores. Ainda, em s = =
ωo . T ω0 . T
função dos picos de tensão, o isolamento do
Onde:
motor deve ser dimensionado para suportar até
s = escorregamento;
o dobro da tensão nominal (linha). Portanto, faz-
R2 = resistência rotórica;
se necessário uma redução nas características
I2 = corrente rotórica (A);
nominais do motor de aproximadamente 12%.
ω0 = rotação síncrona (rd/s);
Isto quer dizer que, estamos usando um motor
T = torque ou conjugado do rotor (Nm);
com o tamanho físico de um com 12% a mais de
Pj2 = perdas no rotor (W).
potência. Outra maneira de especificar seria, se
temos um motor padrão para 80K de elevação,
A inserção de uma resistência externa no rotor faz
para ficar no mesmo tamanho com alimentação
com que o motor aumente o "s", provocando a
por inversor de freqüência deveremos especificar
variação de velocidade. Na figura 9.9, vemos o
elevação de 105K.
efeito do aumento da resistência externa inserida
ao rotor.

69


9.2. COMPARAÇÃO ENTRE OS PRINCIPAIS MÉTODOS DE PARTIDA

Partida Controle Vantagem Desvantagem

• Limitação da corrente de • Há uma queda também do
partida. conjugado, o que pode acarretar
problemas na partida se esta não for
• Baixo custo. considerada.
Chave
• Muito utilizada para cargas de • Mudança brusca nos TAPs.
Compensadora
baixa inércia.
• Inadequado para cargas com altas
Ou Tensão
inércias.
Auto -
• Vida útil limitada (número de
Transformador
manobras).

• Possibilidade de gerar faíscas ou
arcos de tensão devido as partes
móveis serem mecânicas.

• Limitação da corrente de • Preço devido ao uso de componentes
Soft-Starter partida. eletrônicos em alta tensão.

Ou • Partida suave (existe uma • Problemas para cargas com altas
Tensão
rampa controlada de tensão inércias e conjugado constante.
Partida Estática por meio de tiristores).
(Eletrônica)
• Vida útil ilimitada.

• Limitação da corrente de • Preço elevado.
partida (próxima a nominal).
• Motor deve ter isolamento adequado
Inversor de • Acionamento de cargas com (a operação do inversor gera picos de
Freqüência Tensão altas inércias. tensão no isolamento do motor).

Ou e • Controle de velocidade do • Harmônicas, geram aquecimento
motor. adicional.
Variador de Freqüência
Freqüência • Opera acima da rotação • Podem ser usados filtros para reduzir
nominal do motor. ou eliminar os efeitos prejudiciais do
inversor ao motor, entretanto o custo
deles é muito alto.

• Melhor condição para o • Pior condição para a rede de
motor. alimentação.
Direta -
• É a condição que causa o • Pior condição em termos de
menor aquecimento. solicitações mecânicas.

70


10. CARACTERÍSTICAS DE Na tabela a seguir, podemos observar o rendimento
ACELERAÇÃO de alguns tipos de acoplamentos mais utilizados.

FAIXA DE
10.1. POTÊNCIA NOMINAL
TIPO DE ACOPLAMENTO RENDIMENTO
(%)
Quando se deseja escolher um motor para acionar
uma determinada carga, é preciso conhecer o Direto 100
conjugado requerido pela carga, a rotação que esta Embreagem
87 - 98
carga deve ter em condições nominais e as eletromagnética
condições de operação. Conhecendo-se também o Polia com correia plana 95 - 98
tipo de acoplamento é possível saber qual é a Polia com correia em "v" 97 - 99
rotação nominal do motor.
Engrenagem 96 - 99
Portanto a potência nominal do motor é dada pela
seguinte expressão: Roda dentada (correia) 97 - 98
2 . π .n .Cn Cardã 25 - 100
Pn = ou
Acoplamento hidráulico 100
60
Tabela 10.1. - Faixa de rendimentos para alguns
Pn = 0,10472 . n . Cn = n . Cn / 9,5493 tipos de acoplamentos.

Onde: OBS.: A potência normalmente é expressa em kW,
Pn = potência nominal do motor em Watt; que é um múltiplo do Watt. Portanto: 1kW =
Cn= conjugado nominal do motor em Nm; 1000W. Uma outra unidade de potência muito
n = rotação nominal do motor em r.p.m. utilizada na prática é o Cavalo Vapor (cv). A
relação entre cv e kW é mostrada abaixo:
Na equação da potência acima, considerou-se que o 1cv = 0,736kW
conjugado requerido pela carga é igual ao
conjugado nominal do motor. Esta consideração só
é verdadeira para acoplamento direto. 10.2. CONJUGADO RESISTENTE DA
Quando o acoplamento for com redução de CARGA
velocidade, o conjugado requerido pela carga deve
ser referido ao eixo do motor, da seguinte maneira: É o conjugado requerido pela carga, e portanto,
1 n depende do tipo de carga a ser acionada pelo
Cn = . c . Ccn motor. Porém todos podem ser representados pela
ηac nm
expressão:
Onde: x
nc = rotação da carga;
Cc = C0 + k c . n
Ccn = conjugado nominal da carga em Nm; Onde:
ac = rendimento do acoplamento;
Cc = conjugado resistente da carga em Nm;
nm = rotação do motor. C0 = conjugado da carga para rotação zero (ou de
partida) em Nm;
O rendimento do acoplamento é definido por: kc = constante que depende da carga;
n = rotação nominal do motor em r.p.m.
Pc
η= x = parâmetro que depende da carga, pode
Pa assumir os valores - 1, 0, 1, 2.
Onde:
Pc = potência transmitida à carga; De acordo com a equação acima, percebe-se que, o
Pa = potência total fornecida pelo motor, ou conjugado da carga varia com a rotação "n". Esta
potência do eixo do motor. variação depende do parâmetro "x", desta forma,
as cargas podem ser classificadas em quatro
grupos:

1) Conjugado Constante:
Para este tipo de carga o parâmetro x é zero (x =
0), portanto:
Cc = (Co + kc) = Constante

71


Nas máquinas deste tipo, o conjugado resistente Exemplos de cargas com conjugado linear
(Cc) permanece constante durante a variação de (aplicação muito rara):
velocidade e a potência consumida pela carga (Pc) • Calandra com atrito viscoso (calandrar papel);
aumenta proporcionalmente com a velocidade. • Centrífuga;
• Bombas de vácuo.
Logo: Pc = (Co + Kc) . n
3) Conjugado Quadrático:
Neste caso temos x=2 e o conjugado é dado por:

Cc = Co + kc . n2 = Parabólico

Neste caso o conjugado varia com o quadrado da
rotação e a potência com o cubo da rotação. Logo:
Pc = Co . n + kc . n³

Exemplos de cargas com conjugado quadrático:
• Bombas centrífugas;
• Ventiladores;
• Compressores centrífugos;
• Misturadores centrífugos.

Figura 10.1. - Conjugado contante.

Exemplos de cargas com conjugados constantes:
• Compressores a pistão;
• Talhas;
• Guindastes;
• Bombas a pistão;
• Britadores;
• Transportadores contínuos.

2) Conjugado Linear:
Neste grupo o parâmetro x é igual a 1 (x = 1),
então:
Cc = Co + Kc * n = Linear Figura 10.3. - Conjugado quadrático.

Nestes tipos de máquinas o conjugado varia 4) Conjugado Hiperbólico:
linearmente com a rotação e a potência com o Neste caso temos x = -1, e o conjugado é dado
quadrado da rotação. Portanto: por:
Cc = kc / n = Hiperbólico
Pc = Co * n + Kc .n2
Neste tipo de carga a constante C0 pode ser
considerada nula. Pela expressão acima percebe-se
que para n = 0 o conjugado seria infinito, o que
não tem sentido físico. Este fato na prática não
acontece porque a rotação da máquina só pode
variar entre um limite mínimo (n1) e máximo (n2).
A potência neste caso permanece constante, isto é,
não varia com a rotação, ou seja:

Pc = kc = Constante

Figura 10.2 - Conjugado linear.

72


qual ele está girando e, também, da forma do corpo
e da maneira como sua massa está distribuída. A
unidade do momento de inércia é kgm2 (no S.I.).O
momento de inércia total do sistema é a soma dos
momentos de inércia da carga e do motor
(JT=JM+JC). No caso de uma máquina que tem a
"rotação diferente da rotação do motor" (por
exemplo, nos casos de acionamento por polias ou
engrenagens), a inércia da carga deverá ser
referida à rotação nominal do motor como mostra a
figura abaixo:

MOMENTO DE INÉRCIA EM ROTAÇÕES
Figura 10.4. - Conjugado hiperbólico. DIFERENTES

Exemplos de cargas com conjugado hiperbólico:
• Bobinadeira de papel;
• Bobinadeira de pano;
• Descascador de toras;
• Tornos (análise feita com conjugado constante,
com elevado número de manobras em geral
motores dupla velocidade);
• Bobinadeiras de fios.

5) Conjugados Não Definidos:
Neste caso não se aplica a equação completa para
conjugado resistente da carga, pois não podemos
determinar sua equação de maneira precisa, logo
temos que determinar o seu conjugado utilizando Figura 10.6. - Momento de inércia em rotações
técnicas de integração gráfica. Na prática, analisa- diferentes.
se como conjugado constante, pelo máximo valor 2
 nc 
de torque absorvido. Jce = Jc .  
  [kgm2]
 nm 
Onde:
Jce = momento de inércia da carga referido ao eixo
do motor;
Jc = momento de inércia da carga;
nc = rotação da carga;
nm = rotação nominal do motor.

OBS.:
Uma grandeza muito usada para medir o momento
de inércia é o "Momento de Impulsão",
conhecido como GD2 da carga, expresso em kgfm2.
Figura 10.5. - Conjugado não definido. Sua relação com o momento de inércia é dado por:
J=GD2/4.

10.3. INÉRCIA DA CARGA
10.4. CONJUGADO MÉDIO DA CARGA
O momento da inércia (ou "J") da carga acionada é
uma das características fundamentais para verificar, Conhecendo-se a curva do conjugado da carga é
através do tempo de aceleração, se o motor possível se determinar o conjugado médio. O
consegue acionar a carga dentro das condições conhecimento do conjugado médio é importante no
exigidas pelo ambiente ou pela estabilidade térmica cálculo do tempo de aceleração.
do material isolante. Momento da inércia é uma
medida da resistência que um corpo oferece a uma
mudança em seu movimento de rotação em torno
de um dado eixo. Depende do eixo em torno do

73


• Co (Conjugado básico) - é o conjugado calculado
em função da potência e velocidade síncrona.
716 . P (cv) 974 . P (kW)
C0 (kgfm) = =
ns (rpm) ns (rpm)

7094 . P (cv) 9550 . P (kW)
C0 (Nm) = =
ns (rpm) ns (rpm)

• Cn (Conjugado nominal ou de plena carga) - é o
conjugado desenvolvido pelo motor à potência
nominal, sob tensão e freqüência nominais.
• CP (Conjugado com rotor bloqueado ou conjugado
de partida ou, ainda, conjugado de arranque) - é
o conjugado mínimo desenvolvido pelo motor com
Figura 10.7. - Curva de conjugado nominal e médio o rotor bloqueado, para todas as posições
de uma carga típica. angulares do rotor, sob tensão e freqüência
nominais. Ainda, esta definição leva em conta o
O conjugado médio da carga pode ser obtido fato de que o conjugado com o rotor bloqueado
graficamente, bastando que se observe que a área pode variar um pouco conforme a posição em que
B1 seja igual a área B2. se trava o motor. O conjugado de partida pode
ser expresso em Nm ou, mais comumente, em
porcentagem do conjugado nominal.
10.5. CONJUGADO E ROTAÇÃO DO
CP (Nm)
MOTOR CP (%) = . 100
Cn (Nm)
Conforme foi explicado no capítulo 2, o motor de Na prática, o conjugado do rotor bloqueado deve
indução tem conjugado igual a zero na rotação ser o mais alto possível, para que o rotor possa
síncrona. À medida que a carga vai aumentando, a vencer a inércia inicial da carga e possa acelerá-la
rotação do motor vai caindo gradativamente, até rapidamente, principalmente quando a partida é
um ponto em que o conjugado atinge o valor com tensão, reduzida.
máximo que o motor é capaz de desenvolver nesta
rotação. Se o conjugado da carga aumentar mais, a • Cmin (Conjugado mínimo) - é o menor conjugado
rotação do motor cai bruscamente, podendo chegar desenvolvido pelo motor ao acelerar desde a
a travar o rotor. Representando num gráfico a velocidade zero até a velocidade correspondente
variação do conjugado com a velocidade para um ao conjugado máximo.
motor normal, vamos obter uma curva com aspecto Na prática, este valor não deve ser muito baixo,
representado na figura 10.8. isto é, a curva não deve apresentar uma
Na curva abaixo destacamos e definimos alguns depressão acentuada na aceleração, para que a
pontos importantes. Os valores dos conjugados partida não seja muito demorada, sobre-
relativos a estes pontos são especificados pela aquecendo o motor, especialmente nos casos de
norma NBR 7094 da ABNT, e são apresentados a alta inércia ou partida com tensão reduzida.
seguir: • Cmáx (Conjugado máximo) - é o maior conjugado
desenvolvido pelo motor sob tensão e freqüências
nominais, sem queda brusca de velocidade. É a
máxima sobrecarga que o motor suporta quando
este está trabalhando nas condições nominais.Na
prática, o conjugado máximo deve ser o mais alto
possível, por duas razões principais:
1. O motor deve ser capaz de vencer, sem
grandes dificuldades, eventuais picos de carga,
como pode acontecer em certas aplicações,
como em britadores, calandras, misturadores e
outras;
2. O motor não deve arriar, isto é, perder
bruscamente a velocidade, quando ocorrem
quedas de tensão, momentaneamente,
Figura 10.8. - Curva de Conjugado x Rotação. excessivas.

74


10.6. CATEGORIAS - VALORES As normas vigentes trazem alguns valores de
MÍNIMOS NORMALIZADOS conjugados de partida, mínimo e máximo. Os
motores de alta tensão WEG possuem estes
Conforme as suas características de conjugado, em conjugados sempre acima do mínimo exigido pelas
relação à velocidade e corrente de partida, os normas. Os valores dos conjugado máximo e de
motores de indução trifásicos com rotor de gaiola, partida encontram-se listados nos catálogos de
são classificados em categorias, cada uma motores de alta tensão da Weg Máquinas.
adequada a um tipo de carga. Estas categorias são
definidas na norma NBR 7094, e são as seguintes:
10.7. TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO
Categoria N (trb)
Conjugado de partida normal, corrente de partida
normal e baixo escorregamento. Constituem a Tempo de rotor bloqueado é o tempo máximo de
maioria dos motores encontrados no mercado e partida, ou seja, é o tempo pelo qual os fabricantes
prestam-se ao acionamento de cargas normais, de motores elétricos garantem que a temperatura
como bombas, máquinas operatrizes, ventiladores, limite da isolação dos enrolamentos não será
etc. ultrapassada, quando estes forem percorridos pela
corrente de partida.
Categoria H Este tempo é um parâmetro que depende do
Conjugado de partida alto, corrente de partida projeto da máquina. Encontra-se normalmente no
normal e baixo escorregamento. Usados para catálogo ou na folha de dados do fabricante.
cargas que exigem maior conjugado na partida, Normalmente os valores apresentados são de
como peneiras, transportadores carregadores, cálculo, somente em algumas aplicações especiais o
cargas de alta inércia, britadores, alguns tipos de valor é determinado.
ventiladores, etc. Na prática este tempo é determinado da seguinte
maneira:
Categoria D - O rotor é bloqueado;
Conjugado de partida alto, corrente de partida - Aplica-se a tensão e a freqüência nominais;
normal e alto escorregamento (maior que 5% ). - A elevação da temperatura é registrada em
Usados em excêntricas e máquinas semelhantes, gráfico, através de um registrador, este
onde a carga apresenta picos periódicos. Usados conectado a sondas no rotor e estator, em
também em elevadores e cargas que necessitam de pontos estratégicos.
conjugado de partida muito alto e corrente de - O ponto que mais rapidamente atingir a
partida limitada. temperatura limite define o tempo de rotor
Este tipo de categoria não se aplica para motores bloqueado.
com potência acima de 100kW (aproximadamente),
porque tecnicamente há grande dificuldade de se A tabela 10.2 mostra os valores limites da
obter o escorregamento. temperatura e do rotor bloqueado, de acordo com
As curvas de conjugado x velocidade das diferentes as normas NEMA e IEC.
categorias podem ser vistas na figura 10.9.
Tmx
CLASSE
NEMA IEC Tmáx
TÉRMICA
MG1.12.53 60079-7

B 175 185 80
F 200 210 105
H 225 235 125
Tabela 10.2. - Limites de temperatura com rotor
bloqueado.

Para partidas com tensão reduzida o tempo de rotor
bloqueado pode ser corrigido como segue:
2
 Vn 
trb ( V R ) = trb ( V n) . 
 

 VR 
Figura 10.9. - Curvas Conjugado x Velocidade das
diferentes categorias.

75


Onde: Analiticamente o conjugado motor médio pode ser
trb(VR) = tempo de rotor bloqueado com tensão calculado pela integral:
reduzida; 1 n1
A − B.n
trb(Vn) = tempo d e rotor bloqueado com tensão CMméd = .∫ . dn
nominal;
n 2 − n 2 n2 C . n 2 − D . n + E
Vn = tensão nominal;
VR = tensão reduzida. Como esta integral não é muito difícil de ser
resolvida, na prática é feita a integração gráfica.
Isto não é muito complicado, basta que se observe
10.8. CONJUGADO MOTOR MÉDIO que a soma das áreas A1 e A2 sejam igual a área
(CMmed) A3, como mostra a figura 10.10.

O conjugado mecânico no eixo do motor é dado Usualmente temos:
pela expressão abaixo:
3 . R2 . I2 a) Para motores com categorias N e H:
2 CMméd = 0,45 . [(Cp/Cn) + (Cm/Cn)] . Cn
CMméd =
2 . π . ns . s
Onde:
R2 = resistência de fase do rotor em Ohm; b) Para motores com categoria D:
I2 = corrente de fase do rotor em A; CMméd = 0,6 . ( Cp/Cn ) . Cn
s = escorregamento do motor em p.u.;
ns = rotação síncrona. Quando o conjugado nominal (Cn) é dado em kgfm,
basta multiplicar pela aceleração da gravidade
A equação acima representa a curva de conjugado (9,81) para obtermos em Nm.
do motor, que após algumas simplificações pode ser
representado pela expressão:
A - B.n 10.9. TEMPO DE ACELERAÇÃO
CMméd =
C . n2 - D . n + E Tempo de aceleração é o tempo que o motor leva
Onde: para acionar a carga desde a rotação zero até a
Cmméd = conjugado motor em Nm rotação nominal.
n = rotação do motor em rps O cálculo tempo de aceleração permite verificar, se
A,B,C,D,E = constantes positivas que dependem do o motor consegue acionar a carga, dentro das
projeto do motor. condições exigidas pela estabilidade térmica do
material isolante e que não ultrapasse o limite de
O valor destas constantes dependem do estado de ruptura das barras ou da solda do rotor (entre
saturação magnética do núcleo do motor. barras e anel de curto circuito). O tempo de
Representando esta última equação em um gráfico, aceleração também é um parâmetro útil para
obtemos a curva característica do conjugado médio dimensionar o equipamento de partida e o sistema
do motor, conforme abaixo: de proteção.
O tempo de aceleração deve ser menor que o
tempo do rotor bloqueado (ou máximo tempo
permitido de aceleração).
Para um movimento de rotação é válida a relação:
dω
Ca = J .
dt
Onde:
Ca = conjugado acelerador em Nm;
J = momento de inércia do corpo em kgm2;
ω = velocidade angular em rad/s.

A velocidade angular pode ser calculada por:
ω = 2 . π . n
Figura 10.10. - Conjugado motor médio.

76


O conjunto médio de aceleração obtém-se a partir Onde:
da diferença entre o conjugado do motor e o ta = tempo de aceleração em segundos;
conjugado da carga. Seu valor deveria ser calculado nm = rotação nominal do motor em rpm;
para cada intervalo de rotação (a somatória dos Jm = momento de inércia do motor em kgm2;
intervalos forneceria o tempo total de aceleração). Jce = inércia da carga referida ao eixo do motor
Porém, na prática, é suficiente que se calcule em kgm2;
graficamente o conjugado médio, isto é, a diferença Cmméd = conjugado motor médio em Nm;
entre a média do conjugado do motor e a média do Crméd = conjugado resistente médio em Nm.
conjugado da carga. Esta média pode ser obtida,
bastando que se observe que a soma das áreas A1
e A2 seja igual a área A3 e que a área B1 seja igual 10.10. POTÊNCIA DINÂMICA OU DE
a área B2, como mostra a figura 10.11. ACELERAÇÃO

O tempo de aceleração sempre deve ser menor ou
igual ao tempo de rotor bloqueado do motor. A
potência dinâmica é a potência necessária para
acelerar a carga até a rotação nominal em um
intervalo de tempo menor ou igual ao tempo de
rotor bloqueado.
Esta potência, na medida do possível, deve ser igual
à potência nominal do motor (motor não sobre-
dimensionado). Porém, dependendo das
características da carga (inércia e conjugado), a
potência dinâmica pode assumir valores bem
maiores que a potência nominal ou há necessidade
de sobre-dimensionar o motor (potência de para
acelerar o motor é maior que a potência necessária
Figura 10.11. - Determinação gráfica do conjugado em regime), ou ainda com este tipo de
médio de aceleração. motor/acionamento não é possível a aceleração.
Nestes casos deverá ser feito um estudo técnico-
O conjugado acelerador pode ser substituído sem econômico, para ver se é possível utilizar um
perda de precisão pelo conjugado acelerador médio acoplamento hidráulico, eletromagnético ou de
dado por: ficção (embreagem). Dependendo do estudo
Caméd = CMméd - CRméd técnico-econômico pode tornar-se evidente que a
melhor solução seria um outro tipo de motor, por
dω exemplo, um motor de anéis ou motor de gaiola
Como, Ca = J . temos: acionado por inversor de freqüência.
dt

dn
CMméd - CRméd = ( Jm - Jce ) . 2 . π .
dt

Portanto:
Jm + Jce
dt = 2 . π . . dn
CMméd - CRméd

Integrando esta última equação, resulta:

ta
J m + J ce n
∫ dt = . ∫ dn
C Mméd − C Rméd 0
0

π . nm  Jm + Jce 
ta = .
 

30  CMméd - CRméd 

77


TEMPO DE ACELERAÇÃO - MOTOR DE INDUÇÃO
Conjugado Resistente da
Constante Linear Parabólico Hiperbólico
carga

Curva:

Conjugado
x
Rotação

• Compressor à • Calandra • Bomba centrífuga • Bobinadeira de
pistão • Centrífuga • Ventilador fios, panos e
Exemplos • Talha • Bomba de vácuo • Misturador papel
de • Bomba à pistão centrífugo • Descascador de
aplicação • Britador • Compressor toras
• Transportador centrífugo • Torno
contínuo
Inversor de
Categoria do motor
N/H N/H N Freqüência no
acionador
enfraquecimento
Conjugado médio de C 0 + C Cn 2 . C 0 + C cn CCn - n2  n2 
.ln  
carga (CCméd)
C Cn  
2 3 n2 - n1  n1 
Momento de inércia da 2
 
carga referida ao motor Jce = Jc .  nc 
 
(Jce)  nm 
Relação de transmissão nc
R=
(R) nm
Conjugado resistente
CRméd = R . CCméd
médio (CRméd)

Conjugado N/H CMméd = 0,45 . [(Cp/Cn) + (Cm/Cn)] . Cn
motor
médio D CMméd = 0,6 . (Cp/Cn) . Cn

π . nm  Jm + Jce 
Tempo de aceleração ta = . 

30  CMméd - CRméd 


J = momento de inércia (kgm2) n = rotação (rpm)
Unidades
C = conjugado (Nm) t = tempo (s)
Tabela 10.3 - Tempo de aceleração para motores de indução.

78


10.11. REGIME DE PARTIDA FAIXA DE
POTÊNCIAS SP / Pn
Devido ao valor elevado da corrente de partida dos NOMINAIS
motores de indução, o tempo gasto na aceleração de kVA / kVA /
cv kW
cargas de uma inércia apreciável (elevada) resulta na cv kW
elevação rápida da temperatura do motor. Se o >34≤140 >25≤100 8,1 11
intervalo entre partidas sucessivas for muito reduzido,
>140≤860 >100≤630 7,4 10
isto levará a uma aceleração de temperatura
excessiva nos enrolamentos, danificando-os ou Tabela 10.4. - Potência aparente com rotor
reduzindo sua vida útil. A norma NBR 7094 bloqueado (SP/Pn) para motores trifásicos.
estabelece um regime de partida mínimo que os
motores devem ser capazes de realizar:
10.12.2. Indicação da Corrente ou Letra
a) Duas partidas sucessivas, sendo a primeira feita Código
com o motor frio, isto é, com seus enrolamentos à
temperatura ambiente e a segunda logo a seguir, A indicação do valor da corrente de rotor
porém, após o motor ter desacelerado até o bloqueado na placa de identificação do motor é
repouso; prescrita na norma NBR 7094, de maneira mais
b) Uma partida com o motor quente, ou seja, com os direta que na norma antiga EB-120. De acordo
enrolamentos à temperatura de regime. com EB-120, a placa mostrava uma letra código
padronizada que dava a indicação da faixa de
A primeira condição simula o caso em que a primeira valores kVA/cv em que se situava a corrente de
partida do motor é malograda, por exemplo, pelo rotor bloqueado do motor. Os valores
desligamento da proteção, permitindo-se uma correspondentes a essas letras do código de
segunda tentativa logo a seguir. A segunda condição partida, são mostradas na tabela 10.5. Pela norma
simula o caso de um desligamento acidental do motor NBR 7094, indica-se diretamente o valor de IP/In,
em funcionamento normal, por exemplo, por falta de que é a relação entre a corrente de rotor
energia na rede, permitindo-se retomar o bloqueado e a corrente nominal.
funcionamento logo após o restabelecimento da
energia. Na norma MG 1 (PART 10, PAGE 8 item 10.32.2
apresenta a mesma tabela que relaciona corrente
de partida, rendimento e fator de potência. Nesta
10.12. CORRENTE DE ROTOR norma a designação com o nome de CODE
BLOQUEADO LETTER é expressa em kVA/HP.

kVA 0,736
10.12.1. Valores Máximos Normalizados = IP .
cv In η . cos ϕ
Os limites máximos da corrente com rotor bloqueado,
em função da potência nominal do motor são válidos Código kVA / cv Código kVA / cv
para qualquer número de pólos, estão indicados na
tabela 10.4, expressos em termos da potência A 0 - 3,14 L 9,0 - 9,99
aparente absorvida com rotor bloqueado em relação
à potência nominal, kVA/cv ou kVA/kW. B 3,15 - 3,54 M 10,0 - 11,09

C 3,55 - 3,99 N 11,2 - 12,49
kVA Potência aparente com rotor bloqueado
=
cv Potência nominal D 4,0 - 4,49 P 12,5 - 13,99
kVA 3 . IP . V kVA 3 . IP . V E 4,5 - 4,99 R 14,0 - 15,99
= ; =
cv P(cv) . 1000 kW P(kW) . 1000
F 5,0 - 5,59 S 16,0 - 17,99
Onde: G 5,6 - 6,29 T 18,0 - 19,09
IP = Corrente de rotor bloqueado, ou corrente de
partida; H 6,3 - 7,09 U 20,0 - 22,09
V = Tensão nominal (V);
P = Potência nominal (cv ou kW). J 7,1 - 7,99 V 22,4 ou mais

K 8,0 - 8,99
Tabela 10.5. - Códigos de partida.

79


11. SELEÇÃO E APLICAÇÃO DOS TIPO
MOTORES ELÉTRICOS TRIFÁSICOS Motor de
Motor de
DE ALTA TENSÃO Indução de
PROJETO Indução de
Gaiola
Anéis
Rotor de
Na engenharia de aplicação de motores é comum e, Rotor Bobinado
Gaiola
em muitos casos práticos, comparar as exigências da Conjugado de
Baixo Alto
carga com as características do motor. partida
Existem muitas aplicações que podem ser Corrente de
corretamente acionadas por mais de um tipo de partida/ corrente Alta Baixa
motor, e a seleção de um determinado tipo, nem nominal
> 160% do > 180% do
sempre exclui o uso de outros tipos. Conjugado
conjugado conjugado
Com o advento do computador, o cálculo pode ser máximo
nominal nominal
aprimorado, obtendo-se resultados precisos que
Rendimento Alto Alto
resultam em máquinas dimensionadas de maneira
mais econômica. Equipamento de Simples para Relativamente
partida partida direta simples
Os motores de indução Weg, de gaiola ou de anel, de
Equipamento de
baixa e alta tensão, encontram vasto campo de proteção
Simples Simples
aplicação, notadamente nos setores de siderúrgica, Reostato requer
mineração, papel e celulose, saneamento, químico e Espaço requerido Pequeno um espaço
petroquímico, cimento entre outros, tornando-se cada grande
vez mais importante a seleção do tipo adequado para Nos anéis e
cada aplicação. Manutenção Pequeno escovas, sistema
A seleção do motor adequado, com respeito ao tipo, de levantamento
conjugado, fator de potência, rendimento, elevação Custo Baixo Alto
de temperatura, isolação, tensão e grau de proteção Tabela 11.1 - Comparação entre motor de indução
mecânica, somente pode ser feita, após uma análise com rotor gaiola e de rotor bobinado ou anéis.
cuidadosa, considerando parâmetros como: custo
inicial, capacidade de rede, necessidade da correção b) Conjugado de aceleração
do fator de potência, conjugados requeridos, efeito Conjugado necessário para acelerar a carga à
da inércia da carga, necessidade ou não de regulação velocidade nominal. O conjugado do motor deve
de velocidade, exposição da máquina em ambientes ser sempre maior que o conjugado de carga, em
úmidos, poluídos e/ou agressivos. todos os pontos entre zero e a rotação nominal.
O motor assíncrono de gaiola é o mais empregado No ponto de interseção das duas curvas, o
em qualquer aplicação industrial, devido a sua conjugado de aceleração é nulo, ou seja, é
construção robusta e simples, além de ser a solução atingido o ponto de equilíbrio a partir do qual a
mais econômica, tanto em termos de motores quanto velocidade permanece constante. Este ponto de
de comando e proteção. interseção entre as duas curvas deve
Na seleção correta dos motores, é importante corresponder a velocidade nominal.
considerar as características técnicas de aplicação e
as características de carga, no que se refere a a) Errado
aspectos mecânicos para calcular:

a) Conjugado de partida
Conjugado requerido para vencer a inércia estática da
máquina e produzir movimento. Para que uma carga,
partindo da velocidade zero, atinja a sua velocidade
nominal, é necessário que o conjugado do motor seja
sempre superior ao conjugado da carga.

80


b) Certo 2. Características do ambiente:
a) Altitude;
b) Temperatura ambiente;
c) Atmosfera do ambiente.

3. Características construtivas:
a) Forma construtiva;
b) Potência em kW e velocidade em rpm;
c) Fator de serviço;
d) Sentido de rotação (horário ou anti-horário,
olhando para ponta de eixo principal).

4. Características da carga:
a) Momento de inércia da máquina acionada e a
que rotação está referida (ao eixo do motor ou
da carga);
Figura 11.1. - Seleção de motor considerando o b) Curva de conjugado resistente da carga;
conjugado resistente da carga. c) Dados de transmissão (acoplamento);
d) Cargas axiais e seu sentido, quando
Onde: existentes;
Cmáx = conjugado máximo; e) Cargas radiais e seu sentido quando
CP = conjugado de partida; existentes;
Cr = conjugado resistente; f) Regime de funcionamento da carga (número
ns = rotação síncrona; de partidas/horas).
n = rotação nominal.
Em resumo, a correta seleção do motor implica
O conjugado de aceleração assume valores bastante que o mesmo satisfaça às exigências requeridas
diferentes para cada intervalo de rotação na fase de pela aplicação específica.
partida. O conjugado médio de aceleração (Ca) Sob este aspecto o motor deve, basicamente, ser
obtém-se a partir da diferença entre o conjugado do capaz de:
motor e o conjugado da carga (ver capítulo 10). • Acelerar a carga com tempo suficientemente
curto para que o aquecimento não venha a
c) Conjugado nominal danificar as características físicas dos materiais
Conjugado nominal é o conjugado desenvolvido por isolantes e demais componentes;
um motor para as condições nominais de freqüência • Funcionar no regime especificado sem que a
e tensão. temperatura de suas diversas partes ultrapasse
O conjugado nominal de uma carga é o solicitado a classe do isolante, ou que o ambiente possa
pela carga, no eixo do motor, necessário para mover vir a provocar a destruição do mesmo;
a carga em condições de funcionamento à velocidade • Sob o ponto de vista econômico, funcionar
específica. O conjugado requerido para com valores de rendimento e fator de potência
funcionamento de uma máquina pode ser constante dentro da faixa ótima para a qual foi
ou variar entre amplos limites. Para conjugados projetado.
variáveis, o conjugado máximo deve ser suficiente
(maior ou igual) para suportar picos momentâneos de
carga. As características de funcionamento de uma
máquina, quanto ao conjugado, podem dividir-se em
três classes, a saber, conjugado constante,
conjugado variável e potência constante (ver capítulo
10).
Para correta especificação do motor, são necessárias
as seguintes informações na consulta:

1. Características da rede de alimentação:
a) Tensão de alimentação do motor (e dos
aquecedores internos, quando necessários);
b) Freqüência nominal em Hz;
c) Método de partida (quando esta informação não
for fornecida, será considerado partida direta).

81


12. PROTEÇÃO E ACESSÓRIOS DE a potência nominal dos motores cresce, também
MOTORES ELÉTRICOS cresce sua impedância de surto.
As fontes comuns de surtos de tensão são
Na filosofia da proteção a ser adotada para um descargas atmosféricas na linha, operações de
determinado motor pesam o tamanho do motor, o manobra (liga e desliga) e cargas de alta corrente
nível de tensão da rede de alimentação, o método no mesmo circuito. Nos surtos de manobra, a
de partida, a importância da contribuição de uma tensão geralmente não ultrapassa duas a três vezes
falta no motor para o sistema de alimentação, o a tensão fase-neutro do sistema.
grau de necessidade da operação do motor em Embora as tensões de surto sejam altas, sua
questão para o processo industrial em curso, a duração é muito pequena. Tipicamente, a onda se
política de reposição de motores da empresa e eleva muito depressa (1 a 10 microsegundos),
considerações econômicas quanto ao custo da atingindo então seu valor máximo ("crista" da
proteção em relação ao custo do motor e ao custo onda), decrescendo então muito mais lentamente,
de uma paralisação no processo industrial. atingindo 50% do seu valor máximo depois de 2 a
Serão abordados a seguir alguns tipos de proteções 150 microsegundos.
freqüentemente utilizadas em motores de alta A proteção de máquinas girantes contra surtos
tensão. requer a limitação da tensão de impulso junto aos
terminais da máquina e a diminuição da inclinação
da frente de onda te tensão. A combinação dessas
duas condições é denominada "achatamento da
12.1. PROTEÇÃO DO ESTATOR
onda". Este achatamento da onda é obtido com a
instalação de pára-raios entre os terminais da
12.1.1. Proteção Contra Curtos-Circuitos
máquina e a carcaça aterrada.
Quando mais de uma máquina estiver ligada a um
As correntes elevadas que ocorrem em um curto
barramento comum é usual ligar-se os pára-raios
circuito tornam necessário isolar o motor afetado.
entre cada fase e a terra, desde que as carcaças
Dependendo do porte e tensão de alimentação do
das máquinas estejam ligadas a uma malha de terra
motor, é usual a utilização de um relé instantâneo
de baixa resistência e que seja a mesma dos pára-
ajustado para uma corrente ligeiramente acima da
raios.
corrente com rotor bloqueado, conjugado com um
A diminuição da inclinação da frente de onda é
relé ajustado para 3 a 4 vezes a corrente nominal
conseguida por capacitores em derivação ligados
do motor com temporização suficiente para não
aos terminais da máquina.
operar durante a partida. Para motores de grande
O uso de Capacitores e Para-Raios contra surtos na
potência e alta tensão, a proteção contra curto-
Weg Máquinas:
circuito é geralmente realizada por relés
- Para motores de 6.0kV e acima a Weg
secundários.
recomenda o seu uso.
- Para esta condição sempre é ofertamos com
Pára-Raios e Capacitores, ficando a critério do
12.1.2. Proteção Contra Surtos de Tensão -
cliente a instalação ou não.
Supressão de Transientes
- Esta medida visa a diminuição do risco de surtos
que são originários da rede de transmissão
O nível de isolamento de máquinas girantes é muito
(climáticos), transitórios oriundos de outras
menor que o de outros tipos de equipamentos
manobras na rede, disjuntores, etc.
elétricos. Tal nível para um transformador de 5kV
imerso em óleo, por exemplo, é de 60kV, ao passo
que para um motor de 4kV nominais é da ordem de
12.1.3. Proteção Diferencial
13kV. Esse nível é igual ao valor de pico da onda de
tensão aplicada durante 1 minuto no "ensaio de
O sistema de proteção diferencial exige que os dois
tensão aplicada" (2 vezes a tensão nominal + 1kV).
terminais de cada fase do motor sejam acessíveis.
Um enrolamento de máquina de corrente alternada
As maiores vantagens de um sistema de proteção
pode ser considerado como uma pequena linha de
diferencial são a alta sensibilidade, alta velocidade e
transmissão, com reflexão e refração de onda nos
o fato de operar somente sob faltas internas ao
terminais, impedância de surto, etc. A maior
motor, não sendo sensível às sobre-correntes
solicitação do ponto de vista da tensão de impulso
durante a partida. Sistemas de proteção diferencial
geralmente ocorre nas primeiras espiras do
não exigem coordenação com outras proteções no
enrolamento, pois o surto vai sendo atenuado ao
sistema.
longo do enrolamento. Motores elétricos têm
Os transformadores de corrente vão, via de regra,
impedância de surto na faixa de 150 a 1500 ohms,
instalados na caixa de ligação do motor, o que
tipicamente, na medida em que a tensão nominal e

82


implica que, quando se deseja utilizar este tipo de
proteção, caixas de ligação maiores que as usuais
são necessárias.

12.2. PROTEÇÃO TÉRMICA PARA
MOTORES DE ALTA TENSÃO

A proteção térmica é efetuada por meio de
termoresistências (resistência calibrada),
termistores, termostatos ou protetores térmicos. Os
tipos de detectores a serem utilizados são Figura 12.1. – Detector de temperatura em mancal
determinados em função da classe de temperatura de Bucha.
do isolamento empregado, de cada tipo de máquina
e da exigência do cliente. Vejamos a seguir alguns
tipos de protetores mais utilizados pelo mercado de Para mancais
motores de alta tensão. de rolamento

12.2.1. Termoresistores

Esses tipos de detectores, usualmente conhecidos
como "RTD" – “Resistence Temperature Dependent”
ou Resistência Calibrada - são elementos onde sua
operação é baseada na característica de variação da
resistência com a temperatura, intrínseca a alguns
materiais (geralmente platina, níquel ou cobre).
Possuem resistência calibrada, tem como
Para mancais
característica uma dependência linear entre a
de bucha
resistividade do material do sensor e a temperatura
a que está submetido. Isto possibilita um
acompanhamento contínuo do processo de Figura 12.2. - Visualização do aspecto externo dos
aquecimento do motor pelo display do controlador, termoresistores.
com alto grau de precisão e sensibilidade de
resposta.
Sua aplicação é ampla nos diversos setores da 12.2.2. Termistores (PTC e NTC)
técnica de medição e automatização de temperatura
nas indústrias em geral. Geralmente, aplica-se em São detectores térmicos compostos de sensores
instalações de grande responsabilidade como, por semicondutores que variam sua resistência
exemplo, em regime intermitente muito irregular. bruscamente ao atingirem uma determinada
Um mesmo detector pode servir para alarme e para temperatura.
desligamento.
Os RTD's mais comuns são denominados "de PTC - coeficiente de temperatura positivo.
platina" e de "cobre", que tem sua resistências a NTC - coeficiente de temperatura negativo.
0ºC respectivamente de 100 e 10 Ohms. A
utilização de RTD's para motores, especialmente no O tipo "PTC" é um termistor cuja resistência
Brasil, tem sido até o momento feita em maior aumenta bruscamente para um valor bem definido
número com os "de platina" ou Pt100. de temperatura, especificado para cada tipo. Essa
variação brusca na resistência interrompe a
corrente no PTC, acionando um relé de saída, o
qual desliga o circuito principal. Também pode ser
utilizado para sistemas de alarme ou alarme e
desligamento (2 por fase).
Para o termistor "NTC" acontece o contrário do
PTC, porém, sua aplicação não é normal em
motores elétricos, pois os circuitos eletrônicos de
controle disponíveis, geralmente são para o PTC
(aumento de resistência).

83


Os termistores possuem tamanho reduzido, não
sofrem desgastes mecânicos e têm uma resposta
mais rápida em relação aos outros detectores,
embora permitam um acompanhamento contínuo
do processo de aquecimento do motor. Os
termistores com seus respectivos circuitos
eletrônicos de controle oferecem proteção completa
contra sobre-aquecimento produzido por falta de
fase, sobrecarga, sob ou sobre tensões ou
freqüentes operações de reversão ou liga-desliga.
Possuem um baixo custo, relativamente ao do tipo
RTD, porém, necessitam de relé para comando da
atuação do alarme ou operação.
Figura 12.5. – Motor da linha M com vários
termômetros.

Figura 12.3. - Visualização do aspecto externo dos 12.2.4. Termostatos
termistores.
São detectores térmicos do tipo bimetálico com
contatos de prata normalmente fechados, que se
abrem quando ocorre determinada elevação de
12.2.3. Termômetro
temperatura. Quando a temperatura de atuação do
bimetálico abaixar, este volta a sua forma original
Existem vários tipos de termômetro, um modelo
instantaneamente permitindo o fechamento dos
usual que a Weg usa nos mancais é o da figura
contatos novamente.
12.3.
Os termostatos podem ser destinados à sistemas de
A aplicação normalmente é no mancal, também
alarme, desligamento ou ambos (alarme ou
pode ser usado para medir o ar interno do motor e
desligamento) de motores elétricos trifásicos,
no trocador de calor.
quando solicitado pelo cliente. São ligados em série
Estes termômetros apresentam indicador local e
com bobina do contator. Dependendo do grau de
para a sinalização remota podem possuir contatos
segurança e da especificação do cliente, podem ser
auxiliares normalmente abertos e fechados (NA
utilizados três termostatos (um por fase) ou seis
ou/e NF).
termostatos (grupos de dois por fase).
Em aplicação onde há ambiente de risco estes
Para operar em alarme e desligamento (dois
devem ser somente com o indicador colocado no
termostatos por fase), os termostatos de alarme
motor.
devem ser apropriados para atuação na elevação de
temperatura prevista do motor, enquanto que os
termostatos de desligamento deverão atuar na
temperatura máxima do material isolante.

Figura 12.4. – Termômetro com indicador local.

Figura 12.6. – Detector de temperatura na
bobinagem do estator.

84


Figura 12.7. - Visualização do aspecto interno e externo do termostato.

COMPARAÇÃO ENTRE OS DETECTORES DE TEMPERATURA MAIS COMUNS

TERMORESISTOR TERMISTOR
TERMOSTATO
(RTD's) (PTC e NTC)

Mecanismo de • Contatos móveis
Resistência calibrada Resistor de avalanche
proteção • Bimetálicos
Disposição no
Interior da ranhura Interior da ranhura Interior da ranhura
enrolamento
• Atuação direta
Comando externo de Comando externo de
Forma de atuação • Comando externo de
atuação na proteção atuação na proteção
atuação da proteção
Corrente de
Limitação de corrente Corrente de comando Corrente do comando
comando
Tipo de sensibilidade Temperatura Temperatura Corrente e temperatura
Número de unidades
3 ou 6 3 ou 6 3 ou 6
por motor
Alarme e/ou Alarme ou
Tipos de comando Alarme ou desligamento
desligamento desligamento
Tabela 12.1 - Comparativa entre os detectores de temperatura mais comuns.

85


13. ENSAIOS
13.2. LABORATÓRIO DE ENSAIOS
A finalidade deste capítulo é definir os ensaios que
podem ser realizados por solicitação de clientes, Segue listadas abaixo algumas características do
com ou sem presença de inspetor. laboratório de ensaios da WEG Máquinas para
São agrupados em ensaios de rotina, tipo e motores de alta tensão:
especial, conforme definidos pela norma NBR-7094. • Tensão de teste: 220V a 15kV;
Para a realização destes ensaios, deve ser seguida a • Freqüência: 30 a 60Hz;
NBR-5383, que define os procedimentos para a • Potência do laboratório: 10MVA;
execução dos ensaios. • Potência plena carga horizontal: 5000kW;
A seguir são listados os ensaios de rotina e tipo, • Potência plena carga vertical: 1400cv;
protótipo e especial. Outros ensaios não citados, • Rotação 300 a 3600rpm;
podem ser realizados pelo fabricante, desde que • Emissão de relatórios de ensaios via
exista um acordo entre as partes interessadas. computador, de forma rápida e precisa;
• Equipamentos de software de última geração;
• Regular fator de potência;
13.1. TIPOS DE ENSAIOS • Recuperação de energia (cerca de 75%).

13.1.1. Ensaio de Rotina

• Ensaio de resistência elétrica, a frio;
• Ensaio em vazio. Medição da corrente e potência
absorvida com tensão nominal;
• Ensaio com rotor bloqueado. Medição da
corrente, potência consumida e conjugado em
tensão nominal ou reduzida (caso não seja
possível com a nominal);
• Ensaio de tensão secundária para motores com
rotor bobinado;
• Ensaio de tensão suportável;
• Resistência de isolamento.

13.1.2. Ensaio de Tipo

• Ensaio de rotina;
• Ensaio de elevação de temperatura;
• Ensaio da resistência elétrica, a quente;
• Ensaios relativos a potência fornecida. Medição
do rendimento, fator de potência, corrente e
velocidade com 50%, 75% e 100% da potência
nominal;
• Ensaio de conjugado máximo com tensão
nominal ou reduzida (caso não seja possível com
a tensão nominal).

13.1.3. Ensaios Especiais

• Ensaio em partida. Levantamento das curvas
características de conjugado e corrente em
função da velocidade. A tensão deve ser nominal
ou reduzida (caso não seja possível com a
nominal);
• Ensaio de sobrevelocidade;
• Ensaio de nível de ruído;
• Ensaio de tensão no eixo;
• Ensaio de vibração.

86


Figura 13.1. - Parte de potência do laboratório de alta tensão.

Figura 13.2. - Bancada de testes.

Figura 13.3. - Ensaio de um motor da linha "M" de alta tensão.

87


13.2. RELATÓRIOS DE ENSAIO

13.2.1. Relatório de Tipo

88


13.2.1. Relatório de Rotina

89


13.2.1 Relatório de Vibração

90


13.2.1. Relatório de Ruído

91


14. ANEXOS reuniões da Convenção Internacional do Metro, e
cuja 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas de
1960 estabeleceu as bases para o Sistema
14.1. SISTEMA INTERNACIONAL DE
Internacional (SI).
UNIDADES
O Brasil como membro desta entidade
internacional, publicou em 12 de setembro de
14.1.1. Generalidades
1968, o decreto-lei nº 63.233 relativo à matéria,
aprovado o Quadro Geral de Unidades de Medida,
A preocupação mundial de se conseguir uma
definindo assim de modo preciso sua posição
uniformização das unidades e métodos de medida
entre outros países que ainda relutam em
vem de longa data, concretizando-se pelas
compreender as vantagens desta uniformização.
regulamentações firmadas nas diversas e sucessivas

GRANDEZAS UNIDADES GRANDEZAS UNIDADES GRANDEZAS UNIDADES
Aceleração m/s2 Fluxo magnético Wb Momento de inércia kgm2
Aceleração angular rad/s2 Freqüência Hz Nível de potência B
-1
Atividade s Força N Número de ondas m-1
Gradiente de
Ângulo plano rad K/m Potência W
temperatura
Ângulo sólido sr Impulsão Ns Pressão N/m2
Área m2 Indução magnética T Quantidade de luz lms
Quantidade de
Calor de massa J/kgK Indutância H C
eletricidade
Intensidade de
Capacitância F V/m Relutância A/Wb
campo elétrico
Intensidade de
Condutância S A/m Resistência elétrica Ω
campo magnético
Condutividade Intensidade
W/mK cd Resistividade Ωm
térmica luminosa
Intensidade Resistividade de
Condutividade S/m W/sr Ωkg/m2
energética massa
Intensidade de Temperatura
Convergência di A K
corrente termodinâmica
Densidade de fluxo Intervalo de
W/m2 oitava Tensão elétrica V
de energia freqüências
Dose absorvida J/kg Comprimento m Tensão superficial N/m
Luminância 2
Eficiência luminosa lm/W W/srm Tempo s
energética
Emitância
l/m2 Luminância cd/m2 Vazão m3/s
luminosa
Energia J Iluminamento lx Velocidade m/s
Entropia J/K Massa kg Velocidade angular rad/s
Viscosidade
Excitação luminosa lxs Massa específica Kg/m3 m2/s
cinemática
Viscosidade
Exposição C/kg Momento de força Nm Ns/m2
dinâmica
Fluxo (de massa) kg/s Momento cinético Kgm2 Volume m3
Fluxo luminoso lm
Tabela 14.1. - Sistema internacional de unidades.

92


14.2. CONVERSÃO DE UNIDADES

TABELA DE CONVERSÃO DE UNIDADES
Grandeza Multiplique Por Para obter
2
Metro quadrado (m ) 1550 Polegada quadrada (sq.in)
Área Polegada quadrada (sq.in) 6,94x10-3 Pé quadrado (sq.ft)
Pé quadrado (sq.ft) 0,0929 Metro quadrado (m2)

Metro (m) 39,37 Polegada (in)
Comprimento
Polegada (in) 0,0833 Pé (ft)
Pé (ft) 0,3048 Metro (m)

Newton-metro (Nm) 0,1019 Quilograma-força metro (mkgf) ou (mkp)
Quilograma-força metro (mkgf) 7,235 Libra-força pé (lb.ft)
Libra-força pé (lb.ft) 16 Onça pé (oz.ft)
Conjugado
Onça pé (oz.ft) 0,0847 Newton-metro (Nm)
Newton-metro (Nm) 0,7376 Libra-força pé (lb.ft)
Quilograma-força metro (mkgf) 115,7 Onça pé (oz.ft)

Joule (J) ou Newton-metro (Nm) 0,102 Quilograma-força metro (mkgf) ou (mkp)
Quilograma-força metro (mkgf) 2,73x10-6 Quilowatt-hora (kWh)
Quilowatt-hora (kWh) 2,66x106 Libra-força pé (lb.ft)
Libra-força pé (lb.ft) 0,3238 Caloria (cal)
Energia Caloria (cal) 4,187 Joule (J) ou Newton-metro (Nm)
Joule (J) ou Newton-metro (Nm) 2,78x10-7 Quilowatt-hora (kWh)
Quilograma-força metro (mkgf) 7,235 Libra-força pé (lb.ft)
Quilowatt-hora (kWh) 8,6x105 Caloria (cal)
Libra-força pé (lb.ft) 1,356 Joule (J) ou Newton-metro (Nm)

Quilograma-metro quadrado (kgm2) 23,73 Libra-pé quadrado (sq.lb.ft)
Inércia Libra-pé quadrado (sq.lb.ft) 144 Libra-polegada quadrada (sq.lb.in)
Libra-polegada quadrada (sq.lb.in) 2,93x10-4 Quilograma-metro quadrado (kgm2)

Newton (N) 0,1019 Quilograma-força (kgf) ou quiloponde (kp)
Força Quilograma-força (kgf) ou (kp) 2,205 Libra-força (lbf)
Libra-força (lbf) 4,45 Newton-metro (Nm)

Quilowatt (kW) 1,3587 Cavalo vapor (cv)
Potência Cavalo vapor (cv) 75 Quilograma-força metro por segundo (kgfm/s)
Quilograma-força metro por segundo 9,81 Watt (W)

Newton por metro quadrado (N/m2) 1,02x10-5 Quilograma-força por centímet. quad.
Quilograma-força por centímet. quad. 14,22 Libra-força por polegada quadrada (psi)
Libra-força por polegada quad. (psi) 0,06807 Atmosfera (atm)
Atmosfera (atm) 1,0132 bar
bar 1,02 Metro de água (mH2O)
Metro de água (mH2O) 98101,45x1 Newton por metro quadrado (N/m2)
Newton por metro quadrado (N/m2) 0-4 Libra-força por polegada quadrada (psi)
Pressão
Quilograma-força por centímet. 0,968 Atmosfera (atm)
quad.Libra-força por polegada quad. 6,89x10-2 bar
(psi)
Metro de água (mH2O) 1,42 Libra-força por polegada quadrada
Newton por metro quadrado (N/m2) 9,87x10-6 (psi)Atmosfera (atm)
Quilograma-força por centímet. quad. 0,981 bar
Metro de água (mH2O) 0,1 Quilograma-força por centím. quad. (kgf/cm2)

Tabela 14.2. - Conversão de unidades.

93


14.3. EXEMPLOS DE RANHURAS

Alumínio

94


14.3.2. Ranhura do Estator para Bobinas de Baixa Tensão Rotor com Ranhuras para Injeção
de Alumínio

95


Alumínio

96

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