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Apresentamos neste artigo uma descrição detalhada dos itens que fazem parte da placa de um motor

Dados de placa para motores de indução trifásicos


Um item fundamental para profissionais da área de Engenharia e Automação é conhecer os detalhes que estão contidos na placa de um motor. Este conhecimento é essencial para que seja escolhido o motor correto para uma determinada aplicação.

No presente artigo a ideia é fornecer uma descrição detalhada de cada um dos itens que compõem os dados de placa de um motor de indução trifásico.

Rendimento

É a relação entre a potência ativa fornecida pelo motor e a potência ativa solicitada pelo mesmo à rede, sendo expresso pela seguinte equação:

η = potência ativa fornecida pelo motor/potência ativa solicitada pelo motor nà rede.

À medida que é aplicada carga ao motor, o rendimento aumenta e pode chegar a 96% nas máquinas de grande potência. Escorregamento

Em um motor de indução: quanto maior a carga, maior terá que ser o conjugado necessário para acioná-la. Para obter o conjugado, a diferença de velocidade terá de ser maior para que as correntes induzidas e os campos produzidos sejam maiores. Portanto, à medida que a carga aumenta, cai a rotação do motor.

Quando a carga do motor é zero (motor em vazio), o rotor gira praticamente com a rotação síncrona.

Outra característica importante que devemos levar em consideração é que o escorregamento diminui à medida que a potência nominal do motor aumenta. Por exemplo, um motor de 10 CV e quatro polos tem um escorregamento de 2,78 %, ao passo que um motor de 500 CV com o mesmo número de polos possui um escorregamento de 0,83 %.


A diferença entre a velocidade do motor e a velocidade síncrona ns chama-se escorregamento S, que pode ser expresso em rpm, como fração da velocidade síncrona ou como porcentagem desta:

S(rpm) = ns - n
S(%) = 100 * (ns – n)/ns

Verificando na figura 4, onde a velocidade nominal é igual a 1730 rpm, teremos o seguinte escorregamento:

S(%) = 100 * (1800 – 1730) / 1800
S(%) = 3,88%

Categoria de conjugado {XE “Categoria de conjugado”}

De acordo com a carga mecânica a ser acionada, há uma curva de conjugado resistente associada. Em cargas de ventilação, por exemplo, o conjugado resistente é proporcional ao quadrado da velocidade, ao passo que, em guindastes, talhas e pontes rolantes, o conjugado resistente é praticamente constante, ocorrendo um aumento de torque na região próxima do repouso.

De acordo com a figura 1, o ponto de operação do motor ocorre onde a curva de conjugado do motor {XE “Conjugado de motor”} encontra a curva do conjugado resistente da carga, e esta será a velocidade nominal, com o escorregamento nominal do motor.
 



O conjugado acelerante {XE “Conjugado acelerante”} é o responsável pela aceleração do motor na fase da partida e ele é igual à diferença entre o conjugado do motor e o conjugado resistente. No ponto de operação, o conjugado acelerante é nulo, pois os conjugados do motor e resistente são iguais. Assim, o motor não varia a velocidade.

A norma NBR 7094 classifica os motores de gaiola em cinco categorias, conforme as características de conjugado em relação à velocidade e à corrente de partida:

• Categoria N {XE “Categoria N”}: conjugado de partida normal, corrente de partida normal e baixo escorregamento. A maior parte dos motores encontrados no mercado enquadra-se nesta categoria. Utilizado para acionamento de cargas normais com baixo conjugado de partida, como: bombas, máquinas operatrizes etc;

• Categoria NY {XE “Categoria NY”}: possui as mesmas características anteriores, mas tem a previsão de uma partida estrela-triângulo;

• Categoria H {XE “Categoria H”}: conjugado de partida alto, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Utilizado para cargas que exigem maior conjugado de partida, como: transportadores carregados, moinhos etc;

• Categoria HY {XE “Categoria HY”}: possui as mesmas características anteriores, porém tem a previsão de uma partida estrela-triângulo;

• Categoria D {XE “Categoria D”}: conjugado de partida alto, corrente de partida normal e alto escorregamento (S > 5%). Utilizado em prensas e máquinas semelhantes, em que a carga apresenta picos periódicos e em elevadores onde a carga necessita de alto conjugado de partida.

A figura 2 mostra as curvas características (conjugado x rotação) para as três categorias N, H e D:
 



Classe de isolamento {XE “Regime de serviço”}

O calor gerado internamente nas bobinas do motor é dissipado por meio da carcaça, que é aletada para facilitar a troca de calor com o ambiente, como é ilustrado na figura 3. Atrás da tampa traseira da carcaça existe um ventilador acionado pelo próprio eixo do motor, que tem a finalidade de aumentar a circulação de ar pelas aletas.
 


A classe de isolamento é definida pela Norma NBR 7034 e representa o limite máximo de temperatura que o enrolamento do motor pode suportar continuamente sem que haja redução de sua vida útil.

Veja a seguir as principais classes de isolamento:

• Classe A 105o C;
• Classe E 120o C;
• Classe B 130o C;
• Classe F 155o C;
• Classe H 180o C.

A temperatura máxima nas ranhuras deve ser a admitida pela classe, subtraída a temperatura ambiente. Além disso, a temperatura nunca é uniforme no enrolamento. A norma considera uma diferença entre a temperatura média do enrolamento e o ponto de temperatura máxima para cada classe de isolamento. Para as classes B e F esse valor é de 10° C e para a classe H, 15° C. As classes B, F e H são as mais comuns para motores de aplicação normal.


Regime de serviço {XE “Regime de serviço”}

O regime de serviço é definido como a regularidade de carga a que o motor é submetido. A NBR 7094 padroniza dez diferentes tipos de regime de serviço. Evidentemente, eles não traduzem todas as situações reais encontradas na prática. Por isso, uma situação real deve ser aproximada a uma das situações padronizadas que seja mais severa que a real. Normalmente, os motores são projetados para um regime contínuo, isto é, carga constante atuando por um tempo indefinido, igual à potência nominal do motor. Esse regime é classificado como regime contínuo (S1).

A tabela 1, a seguir, mostra os demais regimes normalizados.
 


Observação: Motores para os regimes de serviço S2 a S10 devem ser encomendados diretamente aos fabricantes, e não são considerados motores para aplicação normal.


Fator de serviço {XE “Regime de serviço”} (FS)

Chama-se fator de serviço (FS) fator que, aplicado à potência nominal, indica a sobrecarga permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor sob condições especificadas.

Exemplo: F.S. = 1,15; o motor suporta continuamente 15% de sobrecarga acima de sua potência nominal.

O fator de serviço é uma capacidade de sobrecarga contínua, isto é, uma reserva de potência que dá ao motor condições de funcionamento em situações desfavoráveis.

Observação: O fator de serviço não deve ser confundido com capacidade de sobrecarga momentânea.

Tensão nominal múltipla {XE “Regime de serviço”}

A grande maioria dos motores é fornecida com terminais do enrolamento religáveis, de modo a poderem conectar-se em redes de, pelo menos, duas tensões diferentes (exemplo: 220 V/380 V).

Corrente de partida

Um dos instantes mais críticos é a partida de motores elétricos, pois nesse momento, os motores solicitam uma corrente muito maior do que em serviço contínuo, devido à mudança de um estado de inércia do motor. A isso chamamos de pico de corrente. No instante da partida, essa corrente costuma variar na faixa de seis a oito vezes a corrente nominal do motor. Na placa do motor temos o fator Ip/In que indica quantas vezes a corrente de partida é maior que a nominal. Como exemplo da figura 4 temos para tensão de 220 V (In =8,4 A). Desta forma a corrente de partida (Ip), será:



Grau de proteção de motores (IP)

A carcaça faz o papel do invólucro de proteção do motor ou, mais precisamente, do conjunto estator-rotor. A exigência do grau de Proteção Intrínseca (Intrisic Protection, em inglês = proteção própria do dispositivo) depende diretamente do ambiente no qual o motor é instalado.

Um motor instalado ao tempo, sujeito a sol e chuva, deve exigir um grau de proteção superior a um motor instalado no interior de uma sala limpa e seca. Os ambientes considerados agressivos para motores são aqueles com presença de pó, poeira, fibras, particulados etc.

A carcaça, como invólucro, deve oferecer eficaz proteção ao motor no meio em que ele opera. A NBR 6146 estabelece diversos graus de proteção para os invólucros elétricos. Em geral, o grau de proteção dos motores elétricos é normalmente expresso em dois dígitos. O primeiro indica proteção contra corpos sólidos, o segundo dígito indica proteção contra água. Atente para as tabelas 2 e 3 sobre o grau de proteção dos motores elétricos.
 


Como exemplo de grau de proteção temos os motores de indução trifásicos abertos para aplicação normal que são fabricados, quase sempre, com grau de proteção IP 21. São protegidos contra toque com os dedos e contra corpos estranhos sólidos com dimensão acima de 12 mm. Também apresentam proteção contra pingos na vertical.

A figura 4 mostra uma placa de um motor com todas as suas características.

Conclusão

Neste artigo foram abordadas as principais características de um motor de indução trifásico contidas nos dados de placa. Apesar de o assunto ser muito extenso, a ideia foi fornecer ao leitor conceitos básicos que permitam a correta seleção de motores para realizar um acionamento possibilitando a correta escolha e aplicação dos motores de indução trifásicos em plantas industriais.

*Originalmente publicado na revista Mecatrônica Atual Nº42