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Cálculos com motores (MEC133)

Trabalhando com motores universais, existem diversos cálculos que devem ser feitos para que uma aplicação funcione como o esperado ou ainda, para que se escolha o motor apropriado para a aplicação. Neste artigo mostraremos como alguns cálculos básicos, envolvendo esses motores, podem ser feitos com facilidade.


Cálculo de Velocidade

Os motores universais tipo "gaiola de esquilo" são dispositivos de velocidade constante, determinada pela freqüência da rede de energia.

Se esses motores operarem em velocidades menores do que a especificada (dada pela freqüência da rede) eles correm o risco de sobre-aquecerem e com isso queimarem.

Para calcular a velocidade de um motor de indução deve ser usada a seguinte fórmula:

Vrpm = (120 x f)/P

Onde:

Vrpm = velocidade sincronizada em revoluções por minuto (rpm)

120 = constante

F = frequência da rede de energia em Hz

P = número de pólos do enrolamento do motor

 

Exemplo de aplicação:

Qual é a velocidade de um motor que possui 4 pólos e é alimentado pela rede de energia de 60 Hz?

Vrpm = (120 x f)/P

Vrpm = (120 x 60)/4

Vrpm = 7200/4

Vrpm = 1800 rpm

 

Trabalho

O trabalho é dado pelo produto da força pela distância. Como força entendemos qualquer causa que muda a posição, movimento, direção ou ainda forma de um objeto. A resistência é qualquer força que tende a impedir o movimento de um objeto. O trabalho é realizado para se vencer uma resistência.

Para calcular o trabalho, a força aplicada é:

W = F x D

Onde:

W = trabalho (N x m)

F = força (N)

D = distância (m)


Exemplo de aplicação:

Qual é o trabalho realizado para se levantar um peso de 25 N ao longo de uma altura de 30 metros/

W = F x D

W = 25 x 30

W = 750 N x m

 

Calculando o Torque

O torque é a força que aparece no eixo de um motor quando ele gira, conforme mostra a figura 1.

 

Torque
Torque

 

O torque é uma força atuando a uma distância, sendo medido em N x m. Diferentemente do trabalho, o torque existe mesmo quando não há movimento.

Para calcular o torque devemos usar a seguinte fórmula:

T = F x D

T = torque (N x m)

F = força (N)

D = distância (m)


Exemplo de aplicação:

Qual é torque de um motor que produz uma força de 60 N a uma distância de 0,3 m do centro do seu eixo (figura 2)

 

Exemplo de torque.
Exemplo de torque.

 

T = F x D

T = 60 x 0,3

T = 18 N x m

 

Cálculo da Potência

A potência elétrica de um motor pode ser tanto especificada em HP (Horse Power) como em W (watts). Um HP é equivalente a 746 W . O Watt é a potência dispendida por uma corrente de 1 A ao circular entre dois pontos de um circuito em que haja uma diferença de potencial de 1 volt. Para calcular a potência de um motor em HP a partir de sua especificação em W, usamos a seguinte fórmula:

HP = V x I x Ef

746

HP = horse power

V = tensão (volts)

I = corent (ampères)

Ef = efficiência

 

Exemplo de aplicação:

Qual é a potência em HP de um motor que, ligado à uma rede de 220 V "puxa" uma corrente de 4 ampères, e que tem uma eficiência de 80%?

HP = V x I x Eff

746

HP = 220 x 4 x 0,80

746

HP = 704

746

HP = 0,943 Hp

 

Calculando a Velocidade Sincronizada

Os motores alimentados pela rede de energia são considerados motores de velocidade constante. Isso ocorre porque o movimento de tais motores é determinado pela freqüência da corrente alternada que os alimenta e pelo número de enrolamentos que possuem.

Os motores projetados para operar na rede de 60 Hz possuem velocidades sincronizadas com valores típicos de 3600, 1800, 1200, 900, 720, 600, 514 e 450 rpm.

Para calcular a velocidade de um motor deste tipo, deve ser usada a seguinte fórmula:

rpm = (120 x f)/N

rpm = velocidade sincronizada ( rpm)

f = freqüência da rede de energia (Hz)

N = numero de pólos do motor

Exemplo de aplicação:

Qual é a velocidade sincronizada de um motor de quatro pólos que opera alimentado por uma rede de 60 Hz?

rpm = (120 x f)/N

rpm = (120 x 60)/4

rpm = 72000/4

rpm = 1800

 

Conclusão:

Nas aplicações que envolvem motores alimentados pela rede de energia é preciso levar em conta os valores dos parâmetros indicados neste artigo para que tenhamos uma operação correta.

Um motor girando em velocidade abaixo da especificada porque não tem torque suficiente para movimentar uma carga pode significar problemas de sobrecarga que culminam com sua queima.

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