Como Especificar um Motor de Indução (Parte 1 - Características Mecânicas) by DOUGLAS BRESSAN RIFFEL

Cada grupo deve estudar as partes constituintes do motor de indução e alimentar este Padlet com imagens, gráficos e informações relevantes na sua especificação. Procure em catálogos, verifique os materiais utilizados e recorte e destaque aqui as especificidades de cada variação existente no mercado. Exemplo: existem diversos rolamentos, como eles são classificados, quais os materiais normalmente empregados para fabricar rolamentos, ...

dougbr — 2021-11-12 18:53:52 UTC

Função

dougbr — 2021-11-12 18:56:04 UTC

A carcaça do motor possui algumas funções, dentre as quais se destacam: Controlar a temperatura do motor, proteger o motor contra fatores ambientais, proteger o motor contra corrosão e ser o suporte estrutural do motor. Além disso, é na carcaça do motor que estão dispostos os pontos de apoio para a fixação do motor no lugar onde será usado e os olhais para o transporte do motor.
O papel da carcaça no controle de temperatura é prover a maior área de superfície e, assim, a maior dissipação térmica possível. O aumento da área é feito geralmente pelo emprego de aletas, que possibilitam o aumento da área de dissipação sem que hajam problemas devido ao tamanho e peso excessivo do motor. Ademais, o uso de tampas defletoras aumenta a eficiência da entrada do ar, melhorando o fluxo e o reduzindo o ruído associado à ventilação.

A entrada de poeira ou água no motor é prejudicial ao seu funcionamento e, para mitigar o problema, o projeto das carcaças é feito visando evitar ou reduzir esse fenômeno. Para cumprir tal função, são usados drenos para drenar a água proveniente de condensação e sistema de vedação para impedir a entrada de água e partículas no mesmo.

Classificação

dougbr — 2021-11-12 18:56:22 UTC

A classificação tem suma importância quando pensamos em uma carcaça de motor, visto que o tipo de carcaça possibilita identificar grande parte de suas dimensões mecânicas. O tamanho da carcaça é estritamente relacionado com a potência e rotação do motor e é identificada pela letra H, que vai da base de suporte do motor até o centro do eixo, medida em mm. A altura H é exatamente igual ao modelo da carcaça do motor.

Paralelamente a isso, tem-se a questão das formas construtivas que definem como o motor vai ser fixado e acoplado. Os motores são geralmente fornecidos na forma construtiva B3D, (montagem na posição horizontal, motor com pés, eixo à direita, olhando para a caixa de ligação). Demais formas construtivas podem ser observadas na tabela 2.

Além disso, é válido ressaltar a importância da classe de isolamento que especifica o isolamento térmico. Ou seja, ela especifica qual é a máxima temperatura que o bobinado do motor pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil. Existem três classes de isolamento:

B 135 ºC

F 150 ºC

H 180 ºC

Os motores comerciais da WEG (empresa que serviu de modelo para o estudo) são padronizados com classe de isolamento B, enquanto os motores industriais são fornecidos com classe de isolamento F. Opcionalmente, todos podem ser fabricados com classe de isolamento H proporcionando uma vida útil ainda maior, porém com maior custo. Tais valores consideram que até 40° é temperatura ambiente e após esse valor seria condições especiais de operação.

Por fim, também podemos pensar na necessidade de um sistema de ventilação ou na presença de flanges caso o motor seja acoplado diretamente. Ainda, faz-se presente uma placa de classificação, mostrando todas essas características ao consumidor.

Uma carcaça de motor, visto que o tipo de carcaça possibilita identificar grande parte de suas dimensões mecânicas. O tamanho da carcaça é estritamente relacionado com a potência e rotação do motor e é identificada pela letra H, que vai da base de suporte do motor até o centro do eixo, medida em mm. A altura H é exatamente igual ao modelo da carcaça do motor.
Paralelamente a isso, tem-se a questão das formas construtivas que definem como o motor vai ser fixado e acoplado. Os motores são geralmente fornecidos na forma construtiva B3D, (montagem na posição horizontal, motor com pés, eixo à direita, olhando para a caixa de ligação). Demais formas construtivas podem ser observadas na tabela abaixo.

Como especificar?

dougbr — 2021-11-12 18:56:39 UTC

Dimensões

Para a especificação de uma carcaça, é necessário saber qual é a potência do motor, pois o tamanho da carcaça é proporcional a potência e rotação do motor.

Identificado pela letra H (Figura 1), parâmetro que mensura a altura da base até o centro do eixo do motor, em mm.

As dimensões da carcaça são padronizadas de acordo com a ABNT NBR-15623 a qual acompanha a IEC-60072 (International Electrotechnical Commission). Através destas normas, os comprimentos H, A, B, C, K, D e E (Figura 1) são padronizados.

Link de Catálogos e demais Referências

dougbr — 2021-11-12 18:57:14 UTC

Função:
W22 - Motor Elétrico Trifásico
GUIA PRÁTICO DE TREINAMENTO TÉCNICO/COMERCIAL
GUIA DE ESPECIFICAÇÃO - MOTORES ELÉTRICOS

Materiais da carcaça:

Referência: VIANN, Yuri Tavares; DUARTE, Denise Freire; NOGUEIRA, Élcio. Alumínio e ferro fundido na produção de carcaças de motores elétricos aletados: eficiência, custos, aspectos operacionais e ambientais. Cadernos Unifoa: Edição Especial do Curso de Mestrado Profissional em Materiais, Rio de Janeiro, v. 1, n. 1, p. 11-19, jun. 2014.

Referência: TRANSMITECH. Motores Elétricos. Disponível em: https://transmitechredutores.com.br. Acesso em: 19 nov. 2021.

Referência: ELÉTRICO, Motor. Motor Elétrico. Disponível em: http://motoreletrico.net/. Acesso em: 19 nov. 2021.

Referência: SILVEIRA, C. B. Motor Elétrico CA: Quais os tipos e como especificar? Disponível em: < https://www.citisystems.com.br/motor-eletrico/>. Acesso em: 25 nov. 2021.

Materiais

dougbr — 2021-11-12 18:57:48 UTC

Materiais da carcaça:

A carcaça deve ser confeccionada de um material que seja robusto para dar sustentação e proteção ao motor, além de possuir uma boa capacidade de dissipar o calor. Os materiais que constituem a carcaça são variados e baseiam-se principalmente na aplicação e exposição do motor.

Para aplicações de uso doméstico a carcaça não passa de um sustentáculo para as chapas do estator, mas quando o motor trabalha em ambientes agressivos ou até mesmo explosivos, além da proteção mecânica a carcaça deve apresentar vedação e pintura diferenciadas de modo a tornar o motor resistente à essas condições.

Os materiais mais comuns para a carcaça no motor elétrico são o ferro fundido, principalmente o ferro fundido cinzento, e o alumínio.

Ferro Fundido Cinzento: É um material resistente e barato. Um fator importante é que este material apresenta boa condutibilidade térmica, fator essencial para motores blindados. Nesse tipo de motores, encontramos aletas distribuídas ao redor da superfície externa, feitas para aumentar o contato com o ar e aumentar a dissipação de calor. Devido à sua alta resistência, o ferro fundido é aplicado na fabricação de carcaça para motores elétricos industriais, de alta potência, onde esses motores apresentam maior vibração e há a necessidade de uma carcaça de maior resistência mecânica à vibração. As desvantagens são que motores que utilizam este material tendem a ser mais pesados e o processo de produção não é tão vantajoso do ponto de vista ecológico.

Alumínio: É um metal leve, macio e resistente. É muito maleável, muito dúctil, ótimo para fundição e usinagem. Apresenta excelente resistência a corrosão e durabilidade. Também é um material que apresenta baixo custo e alta reciclabilidade, todos esses fatores tornam o alumínio um material ideal para aplicação em carcaças de motores elétricos. A principal vantagem do alumínio em relação ao ferro fundido é a sua melhor condutividade térmica, o que favorece o processo de troca de calor com o ambiente, aumentando assim a eficiência térmica e a durabilidade do motor, além de ser um material mais leve. Porém, o alumínio só é empregado em carcaça para motores de até 15 Cv, devido ao fato de que para potencias maiores o nível de vibração do motor supera o suportado pelo material.

1. Função

dougbr — 2021-11-12 19:02:22 UTC

A função da chaveta é impedir a rotação relativa entre dois componentes. Sobretudo, garantir que ambos permaneçam unidos durante a força centrífuga que exerce sobre eles. Como resultado, permite a transmissão de torque ou velocidade.

2. Classificação

dougbr — 2021-11-12 19:02:44 UTC

A chaveta é um elemento de máquina que tem como finalidade manter um eixo fixo em outros elementos de máquina, como polias e engrenagens.

Esse componente tem as seguintes classificações:

3. Como especificar uma chaveta

dougbr — 2021-11-12 19:02:52 UTC

Para a especificação da chaveta são necessários alguns dados, como: potência do motor e o diâmetro do eixo. As chavetas planas são mais usadas e normalizadas de acordo a norma DIN6885/1.

Outros dois fatores que são levados em consideração são a pressão de contato e a tensão de cisalhamento, e aplicando o fator de segurança.

Para calcular o torque no eixo utilizamos a seguinte equação:
Mt= (30000/pi)*(P/n)
Onde, P é a potencia do motor, em watts;
N é a rotação do motor, em rpm.

Em seguida o cálculo da força tangencial, dado por:
Ft = Mt/R
Onde R é raio do eixo, em mm.

Calculo da Largura mínima por cisalhamento:
Lc = Ft /(bxC)
Onde C é a tensão de cisalhamento, em MPa;
b é largura da chaveta, em mm.

Comprimento por esmagamento:
Le = Ft/ Ea x (h - t1)
Ea é tensão de esmagamento admissível, em MPa
h é a altura, em mm.
t1 é a altura da chaveta fornecida no catalogo, em mm.

Assim, após encontrarmos a largura mínima e o comprimento por esmagamento nos podemos fazer a escolha da chaveta.

4. Materiais

dougbr — 2021-11-12 19:03:00 UTC

Para a confecção das chavetas são utilizados, principalmente, os aços SAE 1050, SAE 1045 e SAE 1060.

O aço 1050 é um material de médio teor de carbono com boas propriedades mecânicas e boa tenacidade à fratura. Bem como boa usinabilidade e soldabilidade, quando laminado a quente ou normalizado. Um aço próprio para construção mecânica. A sua composição é, aproximadamente, 0,50% de carbono, 0,80% de manganês 0.03% de fósforo e 0.05% de enxofre.

No caso do aço 1045, ele é utilizado em componentes estruturais e de máquinas, como virabrequim, eixos, engrenagens comuns, peças forjadas, pinos, cilindros, ferrolho, parafusos, grampos, braçadeiras, pinças, chavetas, pregos, colunas, entre outros. Esse aço tem excelente forjabilidade e razoável usinabilidade. Sua dureza na condição temperada é de aproximadamente 55 Hrc. A sua composição é, aproximadamente, 0,46% de carbono, 0,75% de manganês, 0,03% fósforo e 0,05% enxofre.

Já o aço 1060 é um material com um elevado teor de carbono que, quando tratado, apresenta má soldabilidade, porém boa usinabilidade. Utilizado em peças que necessitam de resistência ao desgaste como eixos de automóveis e outras ferramentas manuais. Podendo ser resfriado na tempera em água ou óleo.

6. Link de Catálogos e demais Referências

dougbr — 2021-11-12 19:03:08 UTC

Chaveta mecânica: veja para que serve, principais tipos e aplicações. Disponível em:
https://www.abecom.com.br/chaveta-mecanica/ .Acesso em 24 de novembro de 2021.

A MADEMIL apresenta neste catálogo sua linha de chavetas paralelas. Disponível em: chavetas-trefiladas-1626205638.pdf (mademil.com.br) Acesso em 24 de novembro de 2021.

Norma DIN 6885. Disponível em: Tabela 6 - Chavetas e tolerâncias.pdf (ifsc.edu.br). Acesso em 23 de novembro de 2021.

Função

dougbr — 2021-11-12 20:38:14 UTC

A principal função do estator é gerar corrente e conduzir o fluxo magnético variando o campo. Ela funciona com a presença de bobinas que são responsáveis por criar os campos magnéticos que serão responsáveis pelo giro do motor.

Na saída das fases das bobinas tem-se a tensão induzida do rotor (que gera um campo eletromagnético que induz corrente alternada CA no estator).

O estator suporta as bobinas e ao mesmo tempo proporciona a concentração das linhas do campo magnético. Quando o enrolamento do estator é energizado através de uma alimentação trifásica, cria-se o campo magnético dito.

Função:

dougbr — 2021-11-12 20:38:22 UTC

Reduzir o atrito entre partes móveis da máquina. Ou seja, transmitir uma ação de rotação entre um eixo e outros elementos. Suportam cargas axiais ou radiais, reduzindo o esforço ou força de movimento em um componente.

Função

dougbr — 2021-11-12 20:38:28 UTC

Em um motor elétrico, o eixo se caracteriza como um elemento rotativo, em geral, de secção mássica circular, ou estacionário em sua condição estática, cuja função é fixar o componente rotor do equipamento, permitindo sua rotação. Ademais, também é possível acoplar ao eixo outros elementos mecânicos como engrenagens, polias, ventiladores e rodas centradas.

Por conduzir a rotação nos motores elétricos, o eixo rotor também transmite a força e potência mecânica aos elementos subsequentes. Nos motores de indução, o eixo é o elemento central no qual a gaiola, anéis e o ventilador estão posicionados.

Outra funcionalidade do eixo está na possibilidade da realização de testes e medições metrológicas de comprimento, diâmetro, distância, batimento circular, circularidade e rugosidade superficial, com o intuito de avaliar a funcionalidade e segurança do motor.

Classificação

dougbr — 2021-11-12 20:38:42 UTC

Controle de velocidade por variação do escorregamento
•variação da tensão estatorica
Características positivas
Pode se usar o motor de gaiola o qual tem baixo custo(qualquer motor de indução pode usar esse método)
A possibilidade de um controle barato

Características negativas
-Instabilidade que ocorre com tensão muito baixa
-as variações de carga afetam muito a velocidade quando atenção estiver baixa(se aumento o escorregamento, varia a velocidade)
-tensão baixa, fluxo menor então frequentemente o torque menor. Então se o torque resiste = torque nominal se manter a corrente vai aumentar já o Ie diminui.
-

-Dependendo da carga atenção baixa demais pode levar a queimado está dor por excesso da componente da corrente de carga( I2).
-pelos motivos acima ha grande dissipação por efeito joule no rotor nas baixas velocidades causando um baixo rendimento;

métodos de variar a tensão aplicada ao estator:

-Autotransformador regulável
(VARIVOLTI);
⁃ Uso de impedância em série com o estator;
⁃ Uso de gradadores eletrônico (TRIAC OU SCR)
⁃ Variação no número de espiras do estator; (há mais utilizada)
Variação por gravador
Aspecto positivo:
Este método é razoavelmente barato de ser implementado.
Aspecto negativo:
Causa uma deformação da onda e levando as perdas do motor e podem influir em aparelhos de comunicação.

Aplicação: ventiladores de teto com controle contínuo da velocidade;

Variação do número de espiras do estator:
Aumentando o número de espiras, diminui o fluxo.

-Nos motores trifásicos é rara a sua utilização devido ao grande número de terminais que o motor deveria ter para obter duas ou três velocidades;
-Nos motores monofásicos de espira de sombra uma vasta utilização deste método.
-nas máquinas multi polares a variação do número de espiras Deve ser de tal modo que não afete a simetria magnética do motor.
-isto é feito, por exemplo retirando-se espiras em todos os pólos norte de uma vez e de todos os polos sul na outra vez.
♈️ cada polo tem duas bobinas:
-A principal com maior número de espiras e que funciona com todas as velocidades;
-E a auxiliar onde ocorrerá a variação.
Vantagens: custo baixo.
Desvantagens: variação descontínua na velocidades.
Aplicação:
Ventiladores e circuladores de ar.

Controle de velocidade por variação da velocidade síncrona
•Variação da frequência estatórica
n=ns -S
ns= velocidade síncrona

ns = 120 f/ p
Modernamente tornou se possível a alimentação de motores trifásicos com frequência ajustável, principalmente pela popularização dos conversores eletrônicos de frequência.
-sabe-se que a frequência estatorica, Além de influenciar diretamente na velocidade síncrona, influência inversamente no fluxo do campo girante.
(/)R ~=V1/4,44.N1.f1.ke

Se a tensão estatórica for variada na mesma proporção da frequência o fluxo resultante fica aproximadamente constante e o Torque disponível também fica aproximadamente constante.
-toda curva de torque x velocidade fica com a mesma forma, apenas deslocada sobre o eixo das velocidades.

Considerando que esta constante.
Esta consideração é apenas aproximada porque nas baixas velocidades V1 é baixa e, portanto, a queda na impedância do estator I1Z1 deixa de ser desprezível em relação a V1.
(/)R = V1 - I1Z1/4,44N1.f1.ke
Como está trabalhando com valores muito baixo o I1Z1, passa a ser importante. Não é só mantar a relação V por f constante.

⁃ assim o fluxo e o torque caem nas baixa velocidades.
-os melhores conversores com controle vetorial dão um reforço de tensão nas baixas velocidades para manter o Torque constante.

Variação de frequência estatorica
• o motor de indução trifásico alimentado por conversor eletrônico de frequência já substitutivo o motor de CC com excitação separada nas aplicações nobres(baixas velocidades), em que há necessidade de ajuste fino de velocidade.

Tracejado em azul = inversor;
Todo sistema é o conversor de frequência ;

•Mudança do número de polos

• A mudança do número de polos do estator, e consequentemente do rotor, pode ser feita:
• Através de uso de dois enrolamentos independentes
• Ou por uso de um único enrolamento religável (Dahlander)

Comutação polar com dois enrolamentos independentes no estator

-O estator tem dois enrolamentos completamente isolados um do outro;
-Cada um com seu número de pólos e com a sua potencia.

•Comutação polar com dois enrolamentos independentes no estator
* A mudança da velocidade consiste em selecionar o enrolamento a ser alimentado.
• As relações típicas entre os números de Polos sao 4/6 e 6/8, porém podem ser feitas quaisquer outras combinações como 4/24, 4,16 e 6/24 para uso em elevadores.

Problema: o tamanho da máquina fica bem maior do que o normal para que as ranhuras sejam suficientemente grandes para acomodar os dois enrolamentos.

Aplicações: motor de elevadores (antigos)
Motor principal de máquina de lavar roupa.

Classificação

dougbr — 2021-11-12 20:38:50 UTC

Os rolamentos são classificados em dois principais grupos: Rolamentos de esferas e rolamentos de rolos.
Os rolamentos de esferas são classificados de acordo com a configuração dos seus anéis: Rígidos de esferas, de contato angular e axiais.
Os rolamentos de rolos são classificados de acordo com a forma dos rolos: Cilíndricos, agulhas, cônicos e esféricos

Classificação

dougbr — 2021-11-12 20:38:56 UTC

Eixos maciços: usualmente possuem seção transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas e as arestas são arredondadas a fim de aliviar a concentração de esforços.

Eixos vazados: Além de serem mais leves, facilitam a fixação de peças mais longas como por exemplo, seu uso nas máquinas-ferramenta, as quais possuem o eixo-árvore vazado para facilitar a usinagem, ou em motores de aviação por sua leveza.

Eixos-árvore ranhurados: São úteis para transmissão de grandes forças por apresentarem uma série de ranhuras longitudinais, as quais engrenam-se com os sulcos correspondentes das peças que serão montadas no eixo.

Eixos-árvore estriados: Garantem boa concentricidade e boa fixação além de serem utilizados para evitar rotação relativa em barras de direção de automóveis, alavancas de máquinas entre outros.

Eixos-árvore flexíveis: São adequados a forças razoáveis e altas velocidades, além de serem empregados na transmissão de movimento a ferramentas portáteis. Tais eixos consistem em uma série de camadas de arame de aço enroladas alternadamente em sentidos opostos, apertadas fortemente e protegidas por um tubo flexível, tendo sua união com o motor feita mediante uma braçadeira especial e uma rosca.

Eixos cônicos: Esses eixos devem ser ajustados a um componente que possua um furo de encaixe cônico devendo ser firmemente preso por uma porca. Por fim uma chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa.

Eixos roscados: É composto de rebaixos e furos roscados, o que permite sua utilização tanto como elemento de transmissão quanto como eixo prolongador, útil na fixação de rebolos para retificação interna e de ferramentas para usinagem de furos.

Como especificar?

dougbr — 2021-11-12 20:39:14 UTC

Para especificar o melhor tipo de rolamento para determinada função deve-se analisar:

1- Espaço permissível para o rolamento.
Devemos verificar neste item, quais os rolamentos disponíveis que se enquadram nas dimensões requeridas pelo projeto.
2- Intensidade e direção da carga.
Devemos ao selecionar o rolamento, verificar a direção da carga (radial ou axial) e a sua intensidade.
3- Velocidade de rotação e limite de rotação.
A rotação máxima permissível varia em função do tipo de rolamento, da dimensão, do tipo e material da gaiola, carga e método de lubrificação.
4- Desalinhamento dos anéis interno e externo.
O desalinhamento entre o anel interno e externo ocorre em casos como o da flexão do eixo em função da carga, da imprecisão do eixo e alojamento ou da deficiência na instalação. Quando temos grandes desalinhamentos, deve-se selecionar rolamentos com a capacidade de auto-alinhamento como os rolamentos autocompensadores.
5- Fixação na direção axial e disposição.
Em uma disposição de rolamentos, uma das peças é determinada como lado fixo e é usada para fixar o eixo posicionando axialmente o rolamento. Neste lado fixo, deve ser selecionado o tipo de rolamento que suporte a carga radial juntamente com a carga axial. Na outra posição, o rolamento é denominado lado livre, suportando somente a carga radial e devem permitir o deslocamento do eixo devido à dilatação ou contração pela variação de temperatura. A não observância desta norma, poderá acarretar em uma carga axial anormal no rolamento, podendo ser a causa de uma falha prematura.
6- Dificuldade na instalação e remoção.
Os rolamentos de rolos cilíndricos que têm os anéis internos ou externos separáveis, de agulha ou de rolamentos cônicos, apresentam maior facilidade de instalação e remoção, facilitando a manutenção em equipamentos que requerem uma inspeção periódica. Rolamentos com furo cônicos também são fáceis de instalar, pois podem ser instalados com a utilização de buchas.
7- Rigidez.
Ao aplicar uma carga no rolamento, ocorre uma deformação elástica nas áreas de contato entre os corpos rolantes e a pista. A rigidez do rolamento é determinada em função proporcional da carga no rolamento e a intensidade da deformação elástica no anel interno, no anel externo e no corpo rolante. Os rolamentos de contato angular de esferas e os rolamentos de rolamentos cônicos são os mais apropriados para casos onde devemos ter o aumento da rigidez pelo método de pré-carregamento, como em fusos de máquinas-ferramentas.

Como especificar?

dougbr — 2021-11-12 20:39:20 UTC

O design de um estator consiste de duas partes principais, um núcleo de estator e slots de estator.

Quanto aos slots do estator, existem três tipos que podem ser visualizados na figura acima. A sua especificação é importante, pois o desempenho operacional dos motores dependem do formato dos slots, dessa forma, é importante fazer a seleção adequada do slot para as ranhuras do estator.

Open slots: a abertura do slot será igual à da largura das ranhuras, conforme mostrado na figura acima. Nesse tipo de slots a montagem e o reparo da enrolação são fáceis. No entanto, esses slots acarretarão em uma maior lacuna de ar e fator de concentração, assim, tendo um fator de energia ruim. Por isso, não são muito utilizados em motores de indução.

Semiclosed slots: a abertura do slot é muito menor do que a largura do slot, como mostrado na figura acima. Portanto, neste tipo de slots a montagem de enrolamentos é mais difícil e leva mais tempo em comparação com slots abertos e, portanto, é mais caro. No entanto, as características da abertura de ar são melhores em comparação com slots de tipo aberto.

Tapered slots: a abertura será muito menor do que a largura do slot. No entanto, a largura do slot será maior em cima e menor na parte inferior, como mostrado na figura acima.

Quanto ao número de slots do estator, deve ser selecionado na fase de design, pois afeta nas principais características do motor. Um maior número de slots aumenta a capacidade de cargas e reduz as perdas pulsação e vazamento do motor, em contraponto aumenta o custo do estator, o peso, temperatura, e reduz a eficiência.

Quanto a área da seção transversal do condutor, pode ser estimada a partir da corrente do estator e a densidade dos enrolamentos do estator. É necessário ter um valor adequado ao projeto, levando em consideração as vantagens e desvantagens de de um valor maior ou menor para a densidade dos enrolamentos. As vantagens para um maior valor de densidade dos enrolamentos são a redução na área da seção transversal, redução do peso e do custo. Já as desvantagens são o aumento da resistência, da temperatura e perda de eficiência.

Como especificar?

dougbr — 2021-11-12 20:39:26 UTC

Para a especificação dos eixos deve ser levado em conta o material, o diâmetro adequado ao dimensionamento do rotor e sua rigidez para as máquinas elétricas de alta velocidade.

As máquinas elétricas de alta velocidade são divididas em duas categorias principais: eixo rígido e eixo flexível. Uma máquina de eixo rígido é aquela onde a frequência de ordem mais baixa da velocidade crítica é 130% ou mais da frequência que corresponde à velocidade máxima de operação da máquina. Já as máquinas de eixo flexível são aquelas onde a velocidade crítica está abaixo de 130% da velocidade máxima.

A NORMA API-541 define eixo rígido como o eixo em que a frequência de rotação mecânica é menor que a frequência de rotação crítica, tendo como valor adotado:

F_m= r.F_x(0,7 < r < 0,8)

Onde: F_m = frequência de rotação mecânica; F_x = frequência de rotação crítica; r = constante.

O eixo flexível é definido pela mesma norma como tendo a frequência de rotação mecânica maior que a frequência de rotação crítica:

F_m>F_x

Neste caso não deve ser aplicado a motores acionados com inversor de frequência, pois com este tipo de acionamento o motor poderá ser inadvertidamente operado na frequência crítica. Os motores com eixo flexível podem passar pela rotação crítica, mas não podem operar nesta rotação por um tempo prolongado.

Na maioria das máquinas elétricas produzidas atualmente, são utilizados projetos de acordo com os critérios de eixo rígido. Apenas os grandes turbos geradores de alta velocidade utilizam projetos baseados no conceito de eixo flexível, em consequência de seu tamanho e velocidade

Com relação ao diâmetro, tendo em vista as cargas atuantes no eixo, pode-se considerar uma combinação de torção e flexão podendo ou não ter cargas axiais, o que resulta em tensões multiaxiais. Com isso, e levando em conta a norma ASME, o diâmetro do eixo pode ser especificado através da seguinte expressão:

d={32Nf/pi[(Kf(Ma/Sf))²+3/4(Ksmf(Tm/Sy))²]^1/2}^1/3

Sendo: d = diâmetro do eixo (𝑚); S_y= resistência ao escoamento (𝑃𝑎); K_f = fator de concentração de tensão de fadiga; K_smf= fator de concentração de tensão de fadiga por torção média; S_f= resistência a fadiga (𝑃𝑎); N_f= coeficiente de segurança; M_a = componente alternada (𝑁. 𝑚); T_m = Torque médio (𝑁. 𝑚).

Materiais

dougbr — 2021-11-12 20:39:39 UTC

Materiais Magnéticos
A primeira consideração que deve-se fazer é que precisamos de materiais de
alta permeabilidade magnética, que ofereçam a mínima resistência possível ao campo
magnético que, a cada ciclo da corrente, alterará o sentido dos dipolos magnéticos no
núcleo magnético. Por isso, usaremos materiais magnéticos macios.
Dentro dos materiais magnéticos macios, o aço é um excelente candidato devido
a suas características mecânicas e propriedades magnéticas muito próximas às do
ferro, mantendo porém um índice bem menor de corrosão do que a susbtância pura.
Todavia, o aço por si só é bom condutor elétrico, e como visto no capítulo anterior,
busca-se reduzir a condutividade do núcleo magnético dos motores de modo a reduzir
as perdas por corrente de Foucault. Por isso, ao invés de somente aço, é usado o aço-
sílicio, também conhecido por sua vasta aplicação em máquinas elétricas como aço
elétrico, ou aço de transformador.
O aço silício é uma liga de ferro, carbono e silício que contém até 6.5% de silício
em sua composição, enquanto o carbono varia entre 0.2% e 2.1%. O uso do silício é
essencial porque reduz significativamente a condutividade elétrica do aço, limitando
assim as correntes de Foucault, e consequentemente a perda no núcleo magnético.
Há dois tipos principais de aço-silício: o de grãos orientados, e o de grãos não
orientados. Entrar nos pormenores das propriedades destes dois materiais e o que os
diferencia faz parte do escopo do grupo de materiais magnéticos, portanto não será
abordado neste trabalho.
Grão Orientado: Os dipolos magnéticos deste aço (grãos) possuem uma
orientação especial, que faz com que a densidade de fluxo magnético na
direção desta orientação cresça cerca de 30%, ainda que sua saturação
diminua na faixa de 5%. Além disso, devido a melhor orientação dos
dominínios magnéticos, possui menor vazamento de fluxo, tornando-o
especialmente atrativo para a construção de motores de alto rendimento.
Como era de se esperar, possui um custo elevado, o que termina por
limitar seu uso a aplicações onde o preço seja essencial.
Grão Não-Orientado: É o material mais amplamente usado na construção
de máquinas elétricas em geral, não só motores. Mais barato e menos
eficiente que o aço de grão-orientado, ainda conserva a melhor relação
custo-benefício para a maioria das aplicações da indústria.
Normalmente, em ambos os tipos de aço-silício, a concentração do silício varia
de 3% a 3.5%. Porém, pesquisas recentes mostram que lâminas de aço-silício não
orientado a 6.5% para máquinas de baixa tensão a 60Hz são capazes de obter uma
redução de até 40% nas perdas no núcleo, assim como também de reduzir o ruído.
Melhorias similares foram obtidas com lâminas de aço-silício de grãos orientados de
0,35mm de espessura, alternando a orientação dos grãos em lâminas adjacentes: uma
com orientação magnética perpendicular, e outra com estrutura magnética cruzada.
Compostos Magnéticos Macios (SFC) vem sendo produzidos por tecnologias de
metalurgia em pó. O pó de partículas magnéticas são cobertos com camadas de
isolação e um aglutinante, sendo comprimidos em seguida para prover a maior
resistividade elétrica possível sem entretanto afetar as propriedades magnéticas deste
material. Todavia, além do elevado custo, estes materiais ainda não apresentam uma
permeabilidade magnética alta o suficiente para serem usados como material principal
de núcleos magnéticos.
Todavia, vantagens como maior liberdade na escolha da geometria do núcleo do
estator e o aumento do número de espiras por ranhuras preenchidas com SFCs, podem
levar a um vasto uso de Compostos Magnéticos Macios em motores elétricos de
indução, trazendo com isso o aumento da carga que eles serão capazes de acionar.
Ainda assim, ao menos num futuro próximo, lâminas de 0,5mm de aço-sílico
melhores, com grãos não orientados a 6.5% tendem a ser a base dos materiais
magnéticos macios para a fabricação são só de motores elétricos, mas também da
maioria das máquinas de indução

Materiais

dougbr — 2021-11-12 20:39:47 UTC

Para determinarmos os materiais empregados na fabricação dos rolamentos devemos separá-los em seus componentes. Atualmente, a maioria dos Rolamentos são compostos pelos seguintes componentes:

Um Anel interno e outro externo;
Elementos rolantes (esferas ou rolos);
Uma gaiola.

ANÉIS DE ROLAMENTO
A pressão na área de contato rolante e a sobrerolagem cíclica cria fadiga nos anéis quando o rolamento está em funcionamento. Para lidar com essa fadiga, os anéis feitos de aço devem ser temperados.
O aço padrão para as arruelas e os anéis do rolamento é 100Cr6, o qual contém aproximadamente 1% de carbono e 1,5% de cromo.

ELEMENTOS ROLANTES

Os elementos rolantes (esferas ou rolos) transferem a carga entre os anéis interno e externo. Normalmente, o mesmo aço é usado para os elementos rolantes, as arruelas e os anéis dos rolamentos.
Quando necessário, os elementos rolantes podem ser feitos de material cerâmico. Rolamentos com elementos rolantes de cerâmica são considerados rolamentos híbridos (anéis feitos de aço para rolamentos e elementos rolantes que isolam eletricamente os rolamentos) e estão se tornando cada vez mais comuns.

PRINCIPAIS TIPOS DE GAIOLAS
Gaiolas de metal estampado: as gaiolas de metal estampado (aço laminado ou às vezes latão laminado) são leves e suportam altas temperaturas.
Gaiolas em metal usinado: são feitas de latão ou às vezes de aço ou liga leve. Elas permitem altas velocidades, temperaturas, acelerações e vibrações.
Gaiolas de polímero: as boas propriedades de deslizamento das gaiolas de polímero produzem pouco atrito e, portanto, permitem altas velocidades. Em condições de lubrificação deficiente, essas gaiolas reduzem o risco de emperramento e danos secundários, pois elas podem funcionar por algum tempo com lubrificação limitada.
Gaiolas rebitadas: são utilizadas somente em conjunto com rolamentos de rolos grandes. Essas gaiolas têm um peso relativamente baixo e permitem a incorporação de um grande número de rolos.

Materiais

dougbr — 2021-11-12 20:39:53 UTC

De forma geral, os eixos são fabricados em aço forjado ou laminado e usinados exatamente conforme as especificações, além de ser tratado termicamente para evitar problemas como empenamento e fadiga.

Os materiais utilizados na confecção dos eixos estão relacionados com o tipo de motor e o contexto ao qual será inserido, dessa forma, existe uma grande variedade de materiais possíveis.

De acordo com a função, o eixo deve apresentar alta resistência e baixa sensibilidade aos efeitos da concentração de tenções, ou seja, possuir pequenos diâmetros e grandes resistências. Tendo isso em vista, a partir dos cálculos de dimensionamento, para se conseguir essas características pode-se usar aços-liga ou aços especiais, em geral tratados termicamente. No entanto, tais aços têm a desvantagem de terem custo relativamente alto e sensibilidade às concentrações de tensões. Ademais, o diâmetro é muitas vezes subordinado à certas deformações admissíveis, o que não torna o aço-liga a melhor opção.

Dessa forma, os aços carbono de baixo e médio teor são amplamente utilizados para a fabricação de eixos, em principal os aços SAE 1015, 1020, 1025, 1030, 1040, 1045, 2340, 2345, 3115, 3120, 3135, 3140, 4023, 4063, 4140, 4340, 4615, 4620 e 5140.

Ao tomar o recorte de motores específicos temos alguns materiais amplamente utilizados. Como padrão, os eixos dos motores W22 nas carcaças 63 a 315S/M são fabricados em aço AISI 1040/45 e em aço AISI 4140 nas carcaças 355M/L e 355A/B. Quando fornecido com rolamento de rolos, o material do eixo será obrigatoriamente o aço AISI 4140. Opcionalmente, os motores W22 também podem ser fornecidos com eixo em aço inoxidável AISI 304, AISI 316 e AISI 420 para aplicação em ambientes extremamente corrosivos. Vale destacar que motores de 2 polos terão como opção somente o eixo em aço inoxidável AISI 316 e que todos os motores W22 de alta tensão são fornecidos com eixo em aço AISI 4140.

Link de Catálogos e demais Referências

dougbr — 2021-11-12 20:39:59 UTC

OLIVEIRA, J.G.S.M, MATERIAIS USADOS NA CONSTRUÇÃO DE MOTORES
ELÉTRICOS, FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
SEMINÁRIO TÉCNICO, Porto Alegre, p.42 -44, 2009
Brainkart, Design of Stator - Induction Motors, disponível em <Design of Stator - Induction Motors (brainkart.com)>.
Valeo Service, disponível em <Mercado de reposiçao de peças Automotivas| Valeo Service>

Link de Catálogos e demais Referências

dougbr — 2021-11-12 20:40:14 UTC

Livro: A bilbia do carro, de autoria de Paulo G. Costa

https://primorolamentos.com.br/catalogos/nsk/Catalogo_Treinamento.pdf

https://www.especialrolamentos.com.br/catalogos/ntn/materiais-rolamentos.pdf

http://conectafg.com.br/rolamentos-componentes-e-materiais/

Link de Catálogos e demais Referências

dougbr — 2021-11-12 20:40:20 UTC

http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT102-Aula01.pdf

https://www.mahr.de/pt/Servi%C3%A7os/Metrologia-para-fabrica%C3%A7%C3%A3o/Aplica%C3%A7%C3%B5es/Eletrot%C3%A9cnica/Motores-el%C3%A9tricos/Eixo-do-rotor/

https://adm.online.unip.br/img_ead_dp/35114.PDF

https://essel.com.br/cursos/material/01/ElementosMaquinas/aula27.pdf

https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h94/h69/WEG-w22-motor-eletrico-trifasico-50023622-brochure-portuguese-web.pdf

https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-acionamentos-eletricos/apostila-de-motores-trifasicos-de-ca

http://www.elebrar.com.br/wp-content/uploads/2018/02/motores_de_inducao.pdf

https://static.weg.net/medias/downloadcenter/hbf/h54/WEG-w22-motor-eletrico-trifasico-de-inducao-tecnico-mercado-africano-50058213-brochure-portuguese-web.pdf

POSTÓL, Alexandre. Critérios de projetos e construção de motores de indução trifásico de alta rotação.2008. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/91370/252769.pdf?sequence=1&isAllowed=y

TUDESCO, Emanuel. Dimensionamento dos componentes mecânicos para o acionamento de um misturador tipo horizontal de pás. 2020. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade do Vale do Taquari - Univates, Lajeado, 10 jul. 2020. Disponível em: http://hdl.handle.net/10737/2853

2021-11-18 16:20:29 UTC

1. Função

2021-11-24 12:52:19 UTC

O rotor gaiola de esquilo tem um princípio de funcionamento simples: O campo magnético giratório gerado pelo estator irá induzir uma força eletromotriz nos condutores do rotor, essa força irá criar um campo magnético induzido no rotor e fará com que o mesmo passe a girar na tentativa de acompanhar a velocidade angular do campo magnético giratório do estator.

2021-11-24 13:04:41 UTC

Assim como num transformador, o núcleo pode ser construído de forma laminada, ou seja, ele é formado por várias chapas finas e isoladas, a fim de diminuir as perdas Foucault e perdas por Histerese.

2021-11-25 00:55:26 UTC

Esse tipo de rotor consiste em uma série de barras condutoras que estão encaixadas dentro de ranhuras no núcleo do rotor e postas em curto-circuito em ambas as extremidades por grandes anéis de curto-circuito. Essa forma construtiva recebe o nome de gaiola de esquilo porque sua geometria é semelhante àquelas rodas nas quais os esquilos ou os hamsters correm para se exercitar.

2. Componentes

2021-11-25 00:58:41 UTC

A construção mais simples consiste em montar os barras condutoras em um núcleo ferromagnético, concêntrico ao eixo do motor, e curto-circuitá-las por intermédio de dois anéis, um em cada extremidades do núcleo.

2.1. Núcleo

2021-11-25 00:59:31 UTC

O núcleo ferromagnético do rotor tem como objetivo facilitar a propagação do campo magnético e possui ranhuras ou cavas por onde as barras condutoras passarão.

2.2. Anéis de Curto-Circuito

2021-11-25 01:01:12 UTC

Os anéis de curto-circuito, como o próprio nome sugere, tem como função curto-circuitar as barras condutoras da gaiola do rotor.

2.3. Barras

2021-11-25 01:02:17 UTC

As barras são obtidas vazando um metal condutor no núcleo do rotor, como os condutores estão curto-circuitados permanentemente, não há necessidade de os isolar. A figura abaixo apresenta algumas geometrias transversais que as barras podem assumir.

2021-11-25 01:03:21 UTC

As barras condutoras da gaiola são colocadas geralmente com uma certa inclinação para evitar as trepidações e ruídos pela ação eletromagnética entre os dentes das cavas do estator e do rotor.

3. Classificação

2021-11-25 01:03:41 UTC

Para motores com rotor gaiola de esquilo, a NEMA (National Electrical Manufacturers Association) padronizou o projeto de lâminas do núcleo dos rotores em quatro tipos. Cada lâmina é projetada para que a resistência efetiva do rotor seja diferente na partida e nas condições nominais. Assim, o torque de partida e o escorregamento em operação variam de acordo com a classe do motor de indução.

3.1. Classe A - Rotor de gaiola simples

2021-11-25 01:07:41 UTC

Os condutores são colocados em cavas paralelamente ao veio da máquina. Estes condutores encontram-se curto-circuitados em cada extremidade por um anel condutor. O conjunto do material condutor tem o aspecto de uma gaiola de esquilo, de onde deriva o nome dado a este tipo de rotor. Estes motores podem ter um binário de arranque de fraca intensidade. A corrente absorvida nesta situação é várias vezes superior à corrente nominal.

3.2. Classe B - Rotor de gaiola de barras profundas

2021-11-25 01:07:58 UTC

Este tipo de rotor tem o aspecto da gaiola simples, embora as barras que constituem o seu enrolamento sejam de considerável profundidade. As suas características de arranque são análogas às do rotor de gaiola dupla.

3.3. Classe C - Rotor de gaiola dupla

2021-11-25 01:08:30 UTC

Este tipo de rotor comporta duas gaiolas concêntricas. A gaiola exterior é construída para ter uma resistência suficientemente elevada de modo a permitir um bom binário de arranque, enquanto que a gaiola interior é constituída por uma resistência baixa de modo a garantir um bom rendimento em funcionamento nominal. O grande benefício que se obtém da utilização de motores deste tipo consiste no aumento do binário de arranque. Consegue-se também uma ligeira diminuição do valor da corrente de arranque.

3.4. Classe D - Rotor de gaiola de barras próximas à superfície

2021-11-25 01:08:39 UTC

Este tipo de rotor é semelhante ao gaiola simples, porém suas barras são pequenas e estão próximas à superfície do núcleo. Essa configuração lhe garante ótimas características de arranque, com alto conjugado e baixa corrente, porém esse rotor apresentará baixa rotação em funcionamento nominal.

ivoluiz — 2021-11-25 11:39:41 UTC

A chaveta é encaixada em uma região chamada de “rasgo da chaveta” que é um rebaixo feito no eixo e na parte interna da peça que será fixa no eixo. Dessa forma, o rasgo deve ter a mesma geometria que a chaveta. Assim, haverá um encaixe perfeito.

2.1 Chavetas paralelas

ivoluiz — 2021-11-25 11:44:37 UTC

As chavetas paralelas recebem este nome por terem todas as faces paralelas, podendo ter uma face frontal quadrada ou retangular. Ela transmite a rotação pelo contato direto de suas faces com as faces dos rasgos de chaveta.

2.2 Chavetas Woodruff

ivoluiz — 2021-11-25 11:45:43 UTC

Devido a seu formato, ela também tem o nome de chaveta meia lua. O lado circular se encaixa no eixo e o lado reto na peça acoplada a ele.
O formato da chaveta Woodruff reduz a concentração de tensões no rasgo feito no eixo. Dessa forma, é vantagem para eixos que operam em alta velocidade.

2.3 Chavetas de cunha encaixada

ivoluiz — 2021-11-25 11:45:55 UTC

Essa chaveta tem o formato de cunha e apresenta uma inclinação ao longo de sua seção longitudinal. Assim, quanto mais fundo ela se encaixa no rasgo, maior será a força de contato entre ela, o eixo e a peça movida.

2.4 Chavetas Embutidas

ivoluiz — 2021-11-25 13:55:16 UTC

Os rasgos para as chavetas embutidas têm o mesmo comprimento delas e são feitos fora das extremidades dos eixos. Suas extremidades são arredondadas para reduzir a quantidade de cantos vivos concentradores de tensões.

2.5 Chavetas longitudinais

ivoluiz — 2021-11-25 13:58:34 UTC

As chavetas longitudinais são todas aquelas que se encaixam atravessando o eixo no seu sentido longitudinal.

2.6 Chavetas Transversais

ivoluiz — 2021-11-25 14:00:49 UTC

As chavetas transversais atravessam o eixo por todo seu diâmetro, no sentido transversal. Dessa forma, ela consegue travar o eixo e a peça movida não só para o movimento rotativo, mas também para o movimento retilíneo alternativo.

2021-11-25 17:53:30 UTC

Modo de fixação

A carcaça pode ser especificada quanto a presença de flanges e pés de fixação, conforme o padrão IEC (Figura 2). Além da numeração, pode ser especificado a posição da caixa de ligação com uma letra ao fim da nomenclatura, sendo R a direita, L a esquerda, T em cima e B embaixo e sem letra caso não haja especificação para a posição.

2021-11-25 18:02:57 UTC

Proteção contra agentes externos

Dependendo das condições ambientais ao qual o motor será submetido, é necessário definir qual será o nível mínimo de proteção, para corpos estranhos e água, de acordo com a (Tabelas 1 e 2) abaixo. Sendo indicado logo após as letras “IP”, o primeiro algarismo representa a proteção contra corpos estranhos, e o segundo contra a entrada de água. Sendo essa especificação disponível na placa da carcaça.

2021-11-25 18:16:00 UTC

Proteção térmica do bobinado

Para definir a qualidade do isolamento térmico, que se refere a máxima temperatura que o bobinado do motor pode suportar continuamente sem danificar o motor, Existem três classes de isolamento: B, F e H, que suportam as seguintes temperaturas descrito na (Tabela 3).

Os comerciais são normalmente vendidos com o isolamento “B”, sendo os industriais com o isolamento “F”, mas pode-se também pedir um com isolamento “H”.

Esses valores consideram uma temperatura ambiente de até 40 °C.

4. Como especificar?

2021-11-27 05:15:47 UTC

Como já apresentado no trabalho, a NEMA padronizou o projeto de lâminas do núcleo dos rotores em quatro tipos, com isso a especificação do rotor depende da distância que o estator estiver da barra. Em geral, quanto mais distante do estator estiver a barra de rotor, ou uma parte sua, maior será a reatância de dispersão, porque uma porcentagem menor do fluxo da barra alcançará o estator. Portanto, se as barras de um rotor de gaiola de esquilo forem colocadas próximas da superfície do rotor, elas terão apenas um pequeno fluxo de dispersão e a reatância será pequena no seu circuito equivalente. Por outro lado, se as barras forem colocadas mais profundamente na superfície do rotor, haverá mais dispersão e a reatância do rotor será maior.

Com relação aos detalhes da especificação de cada classe:

CLASSE DE PROJETO A: O escorregamento a plena carga dos rotores da classe A deve ser 5% menor do que o escorregamento de um rotor da classe B com especificação nominal equivalente. O conjugado máximo é 200 a 300% o conjugado de plena carga e ocorre com um valor baixo de escorregamento (inferior a 20%). O conjugado de partida dessa classe é no mínimo o conjugado nominal dos motores maiores e é 200% ou mais o conjugado nominal dos motores menores. O problema principal dessa classe é sua corrente transitória inicial extremamente alta.

CLASSE DE PROJETO B: Os rotores da classe B têm conjugado de partida normal, corrente de partida menor e baixo escorregamento. Esse motor produz aproximadamente o mesmo conjugado de partida que o motor de classe A com cerca de 25% menos corrente. O conjugado máximo é superior ou igual a 200% o conjugado de carga nominal, mas inferior ao da classe A, devido à reatância de rotor aumentada.

CLASSE DE PROJETO C: Os motores da classe C têm um conjugado de partida elevado, baixa corrente de partida e baixo escorregamento (inferior a 5%) com plena carga. O conjugado máximo é ligeiramente inferior ao dos motores da classe A, ao passo que o conjugado de partida é até 250% o conjugado a plena carga. Esses motores são construídos com rotores de dupla gaiola de esquilo, de modo que eles são mais caros do que os motores das classes anteriores.

CLASSE DE PROJETO D: Os motores da classe D têm um conjugado de partida muito elevado (275% ou mais o conjugado nominal) e uma corrente de partida baixa. Eles também têm um escorregamento elevado com plena carga. São basicamente motores de indução comuns da classe A, cujas barras de rotor são menores e feitas de um material de maior resistividade. A alta resistência do rotor desloca o conjugado de pico até uma velocidade muito baixa. É possível que o conjugado mais elevado ocorra na velocidade zero (100% de escorregamento). O escorregamento de plena carga desses motores é bem elevado, devido à elevada resistência de rotor; tipicamente, é de 7 a 11%, mas podem chegar até 17% ou mais.

2021-11-27 05:30:58 UTC

- Conjugado de partida:

O conjugado de partida é o conjugado requerido para ganhar da inércia do motor parado, para isso o conjugado de partida tem que ser maior que o conjugado da carga.

- Conjugado de aceleração:

Conjugado necessário para acelerar a carga à velocidade nominal. No ponto de interseção das duas curvas, o conjugado de aceleração é nulo, ou seja, é atingido o ponto de equilíbrio a partir do qual a velocidade permanece constante. Este ponto de intersecção entre as duas curvas deve corresponder à velocidade nominal.

Conjugado nominal:

2021-11-27 15:23:10 UTC

Conjugado nominal necessário para mover a carga em condições de funcionamento à velocidade específica.

Conjugado constante:

2021-11-27 15:27:05 UTC

Nas máquinas deste tipo, o conjugado permanece constante durante a variação da velocidade e a potência aumenta proporcionalmente com a velocidade.

Conjugado variável:

2021-11-27 15:29:00 UTC

Encontram-se casos de conjugado variável nas bombas e nos ventiladores.

Potência constante:

2021-11-27 15:30:06 UTC

As aplicações de potência constante requerem uma potência igual à nominal para qualquer velocidade.

Seleção da classe para Diferentes Cargas

2021-11-27 18:56:20 UTC

Materiais

2021-11-27 19:01:00 UTC

Os materiais encontrados no rotor gaiola de esquilo são aqueles presentes no circuito elétrico e magnético, além dos materiais de isolação. A escolha destes deve ser feita com base em tornar as perdas em menores possíveis, dentro das tecnologias disponíveis e economicamente acessíveis.

Materiais Elétricos para os Condutores

2021-11-27 19:05:33 UTC

Para a seleção do material que compõem as Barras e os Anéis de Curto-Circuito, alguns fatores importantes são a resistividade elétrica e também a densidade. Dois materiais que ganham destaque nessa disputa são o Cobre e o Alumínio.

O cobre possui uma resistividade de 1.72×10E-8 Ωm, enquanto o alumínio possui uma resistividade de 2.82×10E-8 Ωm, embora a resistividade do cobre seja menor que a do alumínio, tornando ele um melhor condutor, geralmente quem vence nessa disputa é o alumínio, por uma série de motivos apresentados em seguida.

Primeiramente, o alumínio possui densidade menor do que o cobre, isso é crucial para elementos que precisam estar em movimento, visto que um corpo de menor massa necessita menos energia para acelerá-lo. Em segundo lugar, além de ser mais leve, o alumínio também é mais barato que o cobre, barateando o custo de fabricação do motor. Por último, o baixo ponto de fusão do alumínio, quando comparado ao aço silício, facilita o processo de fabricação durante a injeção de alumínio no núcleo do rotor gaiola de esquilo.

Materiais Isolantes para o Núcleo

2021-11-27 19:08:11 UTC

As lâminas do núcleo do Rotor são isoladas umas das outras por Resinas especiais da ordem de 0,013mm de espessura, a fim de reduzir as correntes de Foucault. O calor produzido pelas correntes na gaiola e pelas perdas de núcleo causam temperaturas de pico que devem ser limitadas de acordo com a capacidade térmica da resina de isolação usada na máquina, e também com a sua estabilidade química. A composição do material desta resina varia de fabricante para fabricante, e sua fórmula não é difundida, muitas ainda são protegidas por patentes.

Considerações Finais

2021-11-27 19:08:26 UTC

O rotor gaiola de esquilo graças a sua simplicidade de fabricação, flexibilidade de utilização, alta eficiência, alto fator de potência, baixa manutenção e, principalmente, baixo custo, é sem dúvidas a opção mais adotada no mercado. O professor José Roberto Cardoso (Poli-USP) estima que cerca de 95% das Máquinas Assíncronas utilizadas na indústria, possuem como rotor o rotor gaiola de esquilo, sinal do quão esse elemento é importante para o mundo dos motores de indução.

Referências

2021-11-27 19:08:41 UTC

CHAPMAN, Stephen J. Fundamentos de máquinas elétricas [recurso eletrônico] / Stephen J. Chapman ; tradução: Anatólio Laschuk. – 5. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre: AMGH, 2013.

MOTOR de indução: Rotor bobinado e gaiola de esquilo. [S. l.], 2017?. Disponível em: https://nishi.com.br/pt-br/maquinas-eletricas/motor-de-inducao-rotor-bobinado-e-gaiola-de-esquilo/. Acesso em: 22 nov. 2021.

MÁQUINAS Elétricas. [S. l.]: Escola Electra, 2016?. Disponível em: http://www.escolaelectra.com.br/apostilas/novas/M%C3%A1quinas_PARTE1_22_02_2013.pdf. Acesso em: 21 nov. 2021.

MOTOR de indução de gaiola de esquilo. [S. l.]: Riverglennapts, 2018?. Disponível em: https://riverglennapts.com/pt/three-phase-induction-motor/859-squirrel-cage-induction-motor.html. Acesso em: 21 nov. 2021.

MATERIAIS usados na construção de motores elétricos. Rio Grande do Sul: João Gabriel Souza Martins de Oliveira, 2009. Disponível em: http://www.motoreletrico.net/upload/materiais_motores.pdf. Acesso em: 23 nov. 2021.

GUIA DE ESPECIFICAÇÃO MOTORES ELÉTRICOS - WEG. Disponível em: https://static.weg.net/medias/downloadcenter/h32/hc5/WEG-motores-eletricos-guia-de-especificacao-50032749-brochure-portuguese-web.pdf. Acesso em: 24 nov. 2021.

FUNDALUM. Squirrel-cage rotors. Disponível em: https://www.fundalum.net/en/aluminium-injection-for-squirrel-cage-rotos-fundalum/. Acesso em: 27 nov. 2021.

Materiais Magnéticos para o Núcleo

2021-11-27 23:14:01 UTC

Para a seleção do material magnético do núcleo do rotor, é necessário levar em consideração materiais que forneçam o mínimo de resistência possível ao campo. O aço é um ótimo candidato por possuir propriedades mecânicas e magnéticas próximas do ferro, porém ele é um ótimo condutor e isso aumenta as perdas devido à corrente induzida. Sendo assim, costuma-se utilizar uma liga de Aço Silício, uma liga de ferro que pode possuir até 6% de silício e valores entre 0,2% e 2,1% de carbono, diminuindo as perdas Foucault.

O Aço Silício ainda pode ser dividido em dois tipos: o de Grãos Orientados e o de Grãos Desorientados. Os de grãos orientados possuem uma modificação especial no sentido dos seus grãos que faz com que o fluxo magnético aumente em até 30% quando aplicado nesse sentido, além de promover uma redução de 5% na taxa de saturação. Já os de grãos desorientados são comumente utilizados nas máquinas elétricas devido ao seu baixo custo, mesmo apresentando um desempenho inferior quando comparado ao outro tipo.

2021-11-27 23:43:47 UTC

Um exemplo prático é um motor de indução de 460 V, 30 HP, 60 Hz, quatro polos e ligado em Y pode ter dois rotores de classes de projeto diferentes: um rotor de gaiola de esquilo simples (classe A) e um rotor de gaiola de esquilo dupla (classe C).

As características resultantes de conjugado versus velocidade estão mostradas na imagem acima. Observe que o rotor de gaiola dupla tem um escorregamento ligeiramente maior na faixa de funcionamento normal, um conjugado máximo menor e um conjugado maior de partida em comparação com o respectivo rotor de gaiola simples.

5. Normas

juliojfa12 — 2021-11-28 00:15:35 UTC

Quando se trata de normas, a mais comum é a DIN 6885, utilizada para normatizar a chaveta mais comum, que é a plana. Essa norma está representada na imagem acima.
Com o intuito de padronizar as chavetas e facilitar a sua seleção, a sua obtenção e o seu uso, foram criadas algumas normas.
Para chavetas quadradas, retangulares e cônicas, temos:

DIN 6880
DIN 6885
DIN 6886
DIN 6887
ABNT NBR 6375/PB-122.

Para chavetas Woodruff, temos:

SAE J502
DIN 6888

Como Especificar um Motor de Indução (Parte 1 - Características Mecânicas) by DOUGLAS BRESSAN RIFFEL

Função

Classificação

Como especificar?

Link de Catálogos e demais Referências

Materiais

1. Função

2. Classificação

3. Como especificar uma chaveta

4. Materiais

6. Link de Catálogos e demais Referências

Chaveta mecânica: veja para que serve, principais tipos e aplicações. Disponível em: https://www.abecom.com.br/chaveta-mecanica/ .Acesso em 24 de novembro de 2021.

Norma DIN 6885. Disponível em: Tabela 6 - Chavetas e tolerâncias.pdf (ifsc.edu.br). Acesso em 23 de novembro de 2021.

Função

Função:

Função

Classificação

Classificação

Classificação

Como especificar?

Como especificar?

Como especificar?

Materiais

Materiais

Materiais

Link de Catálogos e demais Referências

Link de Catálogos e demais Referências

Link de Catálogos e demais Referências

1. Função

2. Componentes

2.1. Núcleo

2.2. Anéis de Curto-Circuito

2.3. Barras

3. Classificação

3.1. Classe A - Rotor de gaiola simples

3.2. Classe B - Rotor de gaiola de barras profundas

3.3. Classe C - Rotor de gaiola dupla

3.4. Classe D - Rotor de gaiola de barras próximas à superfície

2.1 Chavetas paralelas

2.2 Chavetas Woodruff

2.3 Chavetas de cunha encaixada

2.4 Chavetas Embutidas

2.5 Chavetas longitudinais

2.6 Chavetas Transversais

4. Como especificar?

Conjugado nominal:

Conjugado constante:

Conjugado variável:

Potência constante:

Seleção da classe para Diferentes Cargas

Materiais

Materiais Elétricos para os Condutores

Materiais Isolantes para o Núcleo

Considerações Finais

Referências

Materiais Magnéticos para o Núcleo

5. Normas

Chaveta mecânica: veja para que serve, principais tipos e aplicações. Disponível em:
https://www.abecom.com.br/chaveta-mecanica/ .Acesso em 24 de novembro de 2021.