Acionamentos

Daniel Martin Paganini
Consultoria Técnica

Training made by SEW-EURODRIVE

Acionamentos 2

Agenda

Apresentação SEW?
História do acionamento
Redutores
Motores
Uso racional de energia

Daniel Paganini DVEA 2009 SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento

Acionamentos 3

A SEW (Süddeutsche Elektromotoren-Werke, Fábrica de Motores
Elétricos do Sul da Alemanha), foi fundada em 1931 na cidade de
Bruchsal, e deu o primeiro passo no desenvolvimento de uma
tecnologia que iria revolucionar a indústria mundial: a produção
de motoredutores .

Empresa familiar com presença global e atuação local, a
SEW se destaca pela vanguarda tecnológica e por ser
um dos líderes mundiais no mercado de acionamentos.

SEW EURODRIVE
Solução em Movimento


Acionamentos 4

SEW no Mundo
SEW no Mundo

12 Fábricas 64 Montadoras

12 Mil Funcionários 1,8 Bilhões de Euros


Acionamentos 5

BRUCHSAL


Acionamentos 6

SEW no Brasil
MOVITRAC® LT P

2 Fábricas

4 Montadoras

1.100 Funcionários


Acionamentos 7

GUARULHOS


Acionamentos 8

Produtos e Serviços SEW EURODRIVE


Acionamentos 9

Motores e Servomotores

Servomotores Síncronos
e Assíncronos

Motores Elétricos
Assíncronos


Acionamentos 10

Motoredutores


Acionamentos 11

Redutores Industriais

Linha MC
65.000 Nm

Linha X
200.000 Nm


Acionamentos 12

Redutores Industriais

Linha XP
Linha ML 3.000.000 Nm
1.350.000 Nm


Acionamentos 13

Conversores de Freqüência

MOVITRAC® B

MOVITRAC® LT


Acionamentos 14

Conversores de Freqüência

MOVIPLC®

I/O’s

Linha MOVIDRIVE® B

Acionamentos 15

Servocontroladores MOVIAXIS® e MOVIDRIVE® B


Acionamentos 16

Interface Homem Máquina

IHM
Interface Homem Máquina


Acionamentos 17

Painéis Elétricos


Acionamentos 18

Soluções Completas em Automação Industrial


Acionamentos 19

Sistemas Descentralizados


Acionamentos 20

CDM® SEW


Acionamentos 21


Acionamentos 22

A Roda


Acionamentos 23

Origem das Engrenagens

China ~2600 a.C.

Da Vinci ~1500 d.C.


Acionamentos 24

Atualmente


Acionamentos 25

Principio de Arquimedes


Acionamentos 26

Principio de Funcionamento do Redutor

Entrada Saída

rpm Nm rpm Nm


Acionamentos 27

Revolução Industrial


Acionamentos 28

Da transmissão por correia até o motoredutor

1764 James Watt inventou a máquina a vapor
1850 Pittler constrói o primeiro torno de torreta
1867 Siemens constrói o primeiro dínamo
1872 F. v. Hefi-ter-Alteneck constrói o primeiro
motor CC
1880 Siemens constrói o primeiro elevador elétrico.
1887 N. Tesla inventa o motor AC
1889 J. H. Northop inventa o tear automático
... Início da Era industrial


Acionamentos 29

Acionamentos Centrais


Acionamentos 30

Acionamentos Individuais

Tear 1779


Acionamentos 31

Vida moderna

SEW EURODRIVE
Solução em Movimento


Acionamentos 32

Motores elétricos


Acionamentos

Família de motores elétricos

Excitação série

Excitação independente

Motor CC Excitação compound

Imãs permanentes
Motor universal
Excitação paralela

Monofásico
Gaiola de
esquilo

Motor CA Linear
Rotor
Bobinado
Assíncrono

Trifásico Imãs permanentes

Síncrono Relutância

Pólos magnéticos

Pólos Salientes


Acionamentos 35

Evolução do motor elétrico


Acionamentos 36

Principio de funcionamento do motor de indução


Acionamentos 37

Características do motor de indução

Rotação fixa

[ rpm ]

Escorregamento

Torque

[ Nm ]


Acionamentos 38

Curva característica

C, I
IP
Cmáx

CP

CN
IN

nN ns
n

Acionamentos 39

Fabricação do motor
Injeção do Alumínio Inserção do Eixo

Estampo da chapa
Retífica do rotor


Acionamentos 40

Fabricação do motor
Agrupamento de chapas Bobinagem

Estampo da chapa


Acionamentos 41

Perdas no motor de indução
Perdas no Ferro ~ U, f
Perdas no cobre/resistência ~ I²·R

+ Perdas
Adicionais

Perdas por atrito e ventilação ~ n, n³


Acionamentos 42

Rendimento e fator de potência


Acionamentos 43

Uso e Conservação

Motor Elétrico Alta Temperatura

O que é alta temperatura para motor elétrico?

20°C, 40°C, 100°C, 500°C?


Acionamentos 44

Classe de Isolação

B: T=80°C

F: T=105°C

H: T=130°C


Acionamentos 45

Especificação do motor elétrico

Número de partidas por hora;

Tempo de aceleração;

Refrigeração adequada;


Acionamentos 46

Número de partidas por hora (ZP)

C, I Zp Ip Temp
Motor Elétrico
IP
Cmáx

CP

CN
IN

nN ns
n

Acionamentos 47

Tempo de Aceleração (TA)

C, I TA I Temp

IP
Cmáx

CP

CN
IN

nN ns
n

Acionamentos 48

Refrigeração Adequada

Temperatura ambiente: até 40°C;

Altitude: 1000m;

Fluxo de ar de projeto


Acionamentos 49

Refrigeração Adequada

Para temperaturas de 40°C a 60°C;
Para altitudes maiores que 1000 m;

PNred PN fT fH


Acionamentos 50

Informações de Mercado

120

100

80
Quantidade

60

40

20

0
0 20 40 60 80 100 120
Potência


Acionamentos 51

Evolução do valor do R$/kWh

UHENPAL - Usina Hidro Elétrica Nova Palma Ltda
0,500
0,450
0,400
0,350
0,300
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010


Acionamentos 52

Aplicação de motores


Acionamentos 53

Tanques de agitação

Planta com 40 tanques
Motoredutores de 1,5 kW @ 6 pólos, 20 x 40
24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)


Acionamentos 54


Alterado o tipo do redutor
Motoredutores de 1,1 kW @ 4 pólos, 20 x 40
24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)


Acionamentos 55


Economia anual estimada em:

20 motores R$ 27.000,00

40 motores R$ 54.000,00

Pay back (simples): 18 meses
kWh = R$ 0,235 (Base Nov/2007)


Acionamentos 56

Bombas e Ventiladores

50% da aplicação de motores elétricos na indústria
Funcionamento a meia carga
Variação do fluxo por válvula


Acionamentos 57

Bombas

Válvula

Variação de velocidade

[kW]


Acionamentos 58

Sistema de ventilação


Acionamentos 59

Examplo: Instalação de ventiladores em automobilística

Status atual:
96 motores de pólos comutáveis
16/4 kW cada
Potência total instalada:

1.6MW


Acionamentos 60

Examplo: Instalação de ventiladores em automobilística
Processo de reposição:
Motores de alto rendimento
com P=16 kW
Rotação controlada através da
diferença de temperatura pela
função de economia de
energia do MOVIDRIVE® ou
MOVITRAC®


Acionamentos 61

Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®

250

Lastmoment

Motormoment (High)

Versão: 200
Motormoment (Low)

Motor de pólos 150 Motor de pólos
comutáveis comutáveis
P=16/4 kW 100

50
Curva de carga
Carga parcial
0
200 400 600 800 1000 1200 1400


Acionamentos 62


250

Aumento da freqüência

200

150

100

Aumento da rotação = aumento
do torque resistente
50

0
200 400 600 800 1000 1200 1400


Acionamentos 63


250

Aumento da frequencia

200

Aumento do torque com a
150 função economia de
energia do MOVIDRIVE®
MOVITRAC®
100

50

0
200 400 600 800 1000 1200 1400


Acionamentos 64

Exemplo: Ventiladores – Economia em números

Otimizando o conumo de energia:

Motores de pólos comutáveis
Potência média consumida: 11.6 kW
Consumo por motor/ano: 83.500 kWh
Custo da energia/ano: 7.000 €
Todos motores (96): 670.000 €

Consumo de
Com motores de alto rendimento e
conversores MOVIDRIVE®/MOVITRAC®
energia:
com função economia de energia - 14%
Potência média consumida : 10.0 kW
Consumo por motor/ano: 72.000 kWh
Custo da energia/ano: 6.000 €
Todos motores (96): 581.000 €

Economia por ano (total): 89.000 €
Economia por motor/ano: 930 € Amortização:
aprox. 2 anos
Efeito colateral: Aumento da funcionalidade,
ajuste fino da rotação, potencial para mais economia de energia

Acionamentos 65

Aplicação em sistemas de transporte
Instalação típica:
100 a 150 motoredutores em transportadores (0,75 ~ 3,0 kW)
Variação de velocidade e carga
Ambiente agressivo


Acionamentos 66


Perfil de carga de um sistema de
transporte

400%
Torque

200%
100%

Segundos Minutos Horas (regime contínuo)


Acionamentos 67

Uso da energia:
Rendimento Motor A.R.
50% 81,0%
75% 83,8%
100% 84,3%

Rendimento Motor Std
50% 77,5%
75% 80,6%
100% 80,3%

Rendimento Motoredutor Std Rendimento Motoredutor A.R.
50% 62,0% 50% 64,8%
75% 64,5% 75% 67,0%
100% 64,3% 100% 67,4%


Acionamentos 68

Uso da energia:

STD A.R.

Carga Economia
50% 4,5%
75% 3,9%
100% 4,8%


Acionamentos 69


Rendimento Motoredutor Std
50% 72,9%
75% 75,8%
100% 75,5%

Rendimento Motoredutor A.R.
50% 76,1%
75% 78,8%
100% 79,3%


Acionamentos 70


Uso racional da energia
Mudança na concepção do projeto

Rendimento Motoredutor Std
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 72,9%
50% 64,8%
75% 75,8%
75% 67,0%
100% 75,5%
100% 67,4%


Acionamentos 71

Fundamentos
Rendimento   Perda de potência

PIn POut

PPerdas
Pout
 PPerdas Pin Pout
Pin


Acionamentos 72

Método de partida e controle

Partida direta Partida por conversor de freqüência


Acionamentos 73


Partida direta

Alta corrente de partida 3,5 .... 7 x IN
Alto conjugado de partida CP 2 ... 3 x CN
Rotação (n) dependente da carga
Faixa de sobrecarga 1,6 ...1,8 x CN
Número de partidas por hora limitado
Conjugado máximo CMÁX 2,2 ... 3 CN

M, I

IA
MK
MA

MN
IN

nN nsyn
n
AS/Kenndt.DRW

Acionamentos 74


Partida por conversor de freqüência

Corrente de partida limitada 1,5 x IN
Conjugado de partida CP 1,5...2 x CN
Rotação independente da carga
Faixa de sobrecarga 1,5 x CN
Número de partidas por hora ilimitado
Controle e monitoração do motor

M,U
M N
U etz
N U

M

0 fN 2* fN f

Acionamentos 75

Regra: Usar conversor de freqüência economiza energia!

Será? – Sempre? Em quais situações isso é regra?

Transportador de correia
Após ligado, acionamento permanece na rotação nominal por um longo período.
O tempo de partida e parada é menor que 10 segundos.


Acionamentos 76


Partida direta
Perdas no motor com partida direta:
Motor: Atrito, perdas Joule, magnetização ...
Cabos: Perdas ôhmicas, perdas capacitivas


Acionamentos 77


Perdas no motor AC – acionado por conversor

na rede

PLoss [W]
com conversor
PLoss,M 1,1 PLoss,Mains []

na rede
Sendo acionado por conversor, as
perdas no motor aumentam em
aproximadamente 10%.
P / PN [ ]

(com referencia apenas ao motor, VDE 0530 Bbl2) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%


Acionamentos 78


Perdas no acionamento com conversor vs partida direta


Acionamentos 79


Como fazer para reduzir o consumo de energia em acionamentos?


Acionamentos 80

Métodos para reduzir o consumo de energia
 Reduzir a potência requerida Pout :
- Reduzindo a rotação de saída do conversor
- Reduzindo o torque da carga
- Reduzindo atritos
- Elementos de transmissão rígidos
- Contra peso
-…
- Desligando

 Reduzir as perdas PPerdas :
- Aumentando o nível de rendimento do motor
- Aumentando o rendimento do conversor
- Abandonar funções não necessárias
- Reutilizar a energia
- Uso direto em outro conversor
- Fonte de alimentação regenerativa
- Armazenamento de energia


Acionamentos 81

Desenvolvimento SEW


Acionamentos 82

Uso do MOVIGEAR®
 Reduzir a potência requerida Pout :
- Reduzindo a rotação de saída do conversor 
- Reduzindo o torque da carga
- Reduzindo atritos 
- Elementos de transmissão rígidos 
- Contra peso
-…
- Desligando 

 Reduzir as perdas PPerdas :
- Aumentando o nível de rendimento do motor 
- Aumentando o rendimento do conversor 
- Abandonar funções não necessárias 
- Reutilizar a energia
- Uso direto em outro conversor
- Fonte de alimentação regenerativa
- Armazenamento de energia


Acionamentos 83

Uso do MOVIGEAR®

Métodos para redução do consumo de energia  MOVIGEAR®

-Movigear®
A diferença:

PLoss [W]
Motor Standard
[]

com conversor
PLoss
e freio

PLoss-Movigear®
P / PN [ ]

Comparado com um motor
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
standard com conversor ,
o MOVIGEAR® economiza
até 300 W

Acionamentos 84

Vantagens adicionais do MOVIGEAR

 Controle individual de
cada MOVIGEAR®
 Reduzido número de
componentes
 Sem necessidade de
cablagem de rede
fieldbus
 Evita o risco de falhas
“escondidas” na
cablagem de rede
fieldbus
 Comissionamento
reduzido
 Tempo de projeto e
instalação reduzidos


Acionamentos 85

Comparativo


Acionamentos 86

Comparativo


Acionamentos 87

Conclusão


Acionamentos 88

Contatos na SEW

Treinamentos Técnicos
Daniel Paganini
Email: treinamento.tecnico@sew.com.br

Engenharia de Aplicação
aplicacao@sew.com.br
automacao@sew.com.br

Apresentação disponível em:
www.slideshare.net


edutores Produtos Elêtronicos Redutores Industriais Service
Acionamentos 24
89

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rcio Daniel Paganini DVEA 2009
12 - 2006 SEW-EURODRIVE—Soluçãoem Movimento
SEW-EURODRIVE—Solução em Movimento

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