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Motores são aplicados onde há necessidade de mover certos objetos. A eficiência do motor determina a relação custo-benefício do movimento do mesmo. Um motor normalmente gera algum movimento rotacional e o transmite para o compartimento final onde esse movimento é usado. Parte da potência gerada pelo motor é perdida ao longo do caminho devido a fatores como atrito ou perda de calor. A eficiência do motor é, portanto, a proporção da energia real utilizada para aquela alimentada no sistema mecânico. Claro, os motores mais eficientes garantem um baixo custo de operação, o que é sempre desejado por um usuário de motor.
Neste artigo, tentaremos explicar como você pode tomar uma decisão mais informada sobre qual motor pode ser mais adequado à sua aplicação.
Alguns termos
Antes de nos aprofundarmos na explicação da eficiência do motor e como ela pode ser estimada, aqui estão alguns termos importantes:
Cases
Trabalho é a quantidade de energia envolvida na movimentação de uma determinada massa por uma distância com o uso de força.
Energia
Potência é trabalho realizado ao longo do tempo.
Eficiência
A razão entre a magnitude da entrada de energia que pode ser convertida em energia de saída útil ou trabalho envolvendo um sistema.
Carga avaliada
A carga que uma máquina pode fornecer com eficiência suficiente.
Carga máxima
A carga máxima que uma máquina pode fornecer.
Fator de potência
A relação entre a potência real e a potência aparente em um circuito.
A potência real é a potência elétrica utilizada, a potência aparente é a potência elétrica total fornecida ao circuito.
Rotor
A parte de um motor que se move para girar o eixo e fornecer energia mecânica.
Estator
A parte fixa do motor com alguns enrolamentos, ou ímãs fixos com núcleos de diferentes chapas metálicas ou de materiais laminados.
Isso lhe dará uma visão da estrutura dos motores e dos princípios básicos relativos à sua operação.
Mfórmula de eficiência motora
A eficiência de um motor elétrico é calculada encontrando a potência de entrada e a potência de saída do motor. A eficiência é a razão entre a potência de saída e a potência de entrada, expressa em termos de porcentagem. A seguir estão as etapas:
Calcular a potência de entrada (pino): que é a potência elétrica fornecida ao motor. A fórmula é Pin = V x I, onde V é a voltagem através do motor e I é a corrente através do motor. Certifique-se de que as unidades sejam consistentes, como volts vezes amps.
Medir ou calcular potência de saída (Pout): a potência mecânica do motor. Poderia ser determinada por diferentes abordagens com base na aplicação específica envolvida. Por exemplo
Se o torque, T, e a velocidade angular, ω produzidos por um motor forem conhecidos, esta fórmula Pout = T x ω pode ser feita.
Um valor aproximado para a potência de saída, quando a velocidade do motor e o consumo de energia nominal são conhecidos, é dado por Pout = Prated x (N/Nrated), onde Nrated é a velocidade nominal.
Calculando a eficiência (η): Isto é obtido de η = (Pout / Pin) x 100%. Isto dá a porcentagem de eficiência.
Por exemplo, deixe a potência de entrada para o motor ser 1000 watts Pin e a potência de saída Pout ser 800 watts. O cálculo da eficiência é mostrado abaixo.
η = (800/1000) x 100% = 80%.
A partir disso, fica evidente que a eficiência do motor é de 80% e, portanto, 80% da energia elétrica de entrada é transformada em potência mecânica útil.
Note que a eficiência do motor depende das condições de carga, bem como da temperatura e do design. Portanto, é sempre uma boa ideia fazer medições ou consultar as especificações do motor para descobrir qual é a eficiência real para a aplicação prática.
Eficiência motora e suas classes
Geralmente, são realizados dois tipos de testes para medir a eficiência de um motor: um teste sem carga e um com carga. Um teste sem carga não tem carga no motor. Em contraste, um teste que é executado com uma carga já conhecida é chamado de teste de carga. Durante esses testes, a potência de entrada e a potência de saída dos motores são medidas por instrumentos especializados, e a eficiência é calculada com base na fórmula ilustrada anteriormente. Observe que a eficiência dos motores muda sob diferentes condições de carga e, portanto, testar os motores em sua condição operacional usual fornece medições corretas.
Várias classes de eficiência de motor foram atribuídas pela International Electrotechnical Commission e pela National Electrical Manufacturers Association. Essas classificações são baseadas em uma perda máxima permitida em um motor e são limitadas apenas pelo design e/ou tamanho do motor. Quanto maior a classificação de eficiência, menores as perdas permitidas, portanto, um motor geralmente mais eficiente sairá.
As principais classes de eficiências motoras:
Eficiência Padrão (IE1, NEMA Design A): Esta é a classificação de eficiência mais baixa de motores e é geralmente aplicada a motores mais antigos ou de menor custo. Esses motores variam de 50 a 90% de eficiência, dependendo do tamanho e da aplicação.
Alta eficiência (IE2, NEMA Design B): O valor mínimo de eficiência nesta classe é 3-6% maior do que o da classe de eficiência padrão. Esses motores são relativamente mais eficientes e são aplicados em aplicações onde a conservação de energia se torna uma prioridade.
Eficiência Premium (IE3, NEMA Design C): O valor mínimo de eficiência nesta classe é maior em 2-3% do que na classe de alta eficiência. Esses motores são os mais eficientes e são aplicados em aplicações de alto desempenho onde a eficiência energética e a confiabilidade importam muito.
Eficiência Ultra Alta (IE4, NEMA Design D): A eficiência mínima para esta classe é 1-2% maior do que a classe High Efficiency. Estes são os motores mais desenvolvidos e eficientes, permitindo as menores perdas e a maior eficiência geral.
Um motor com classificação de eficiência mais alta pode ser selecionado para ajudar a reduzir o consumo de energia e os custos operacionais, ao mesmo tempo em que melhora o desempenho e a confiabilidade. Consulte as especificações do motor e faça medições para obter uma imagem precisa da eficiência do motor em uma aplicação do mundo real.
Manter o desempenho do motor e melhorar a eficiência do motor
Em todo sistema, algumas perdas tornam a saída menor que a entrada. É por isso que temos que considerar a eficiência do sistema, uma das quais é a eficiência do motor. Existem algumas razões para perdas do motor, que incluem atrito, dissipação de energia magnética do motor e perdas resistivas. A redução nas perdas do motor aumenta a eficiência do motor.
Uma coisa é o monitoramento constante do motor. Isso também envolve observar a idade do motor, a potência de saída fornecida e a potência nominal do motor para monitorar a eficiência de longo prazo do motor. Além disso, você quer monitorar o desequilíbrio de tensão, o desequilíbrio de corrente e o fator de potência. Você quer um fator de potência próximo a 100 por cento.
Existem várias maneiras de melhorar a eficiência do motor:
1. A principal causa de perdas em motores é o estator. ItFoi relatado que o estator é responsável por cerca de 30% ou mais das perdas totais do motor. A massa dos enrolamentos do estator precisa ser mantida em um valor grande para reduzir suas perdas resistivas correspondentes.
6. A lubrificação do motor é outro fator importante que pode garantir a operação eficiente do motor. Certifique-se de que os diferentes tipos de graxa não funcionem ao mesmo tempo e que os intervalos de lubrificação sejam baseados na classificação de velocidade instalada do motor, no tamanho do rolamento, no tipo de graxa e no aumento da temperatura.
Em suma, compreender a eficiência do motor pode ser fundamental para otimizando uso de energia e redução de custos operacionais. Motores com classificação de alta eficiência podem percorrer um longo caminho na busca por sustentabilidade e custo-benefício, seja para empresas ou aplicações individuais. De sistemas e aparelhos industriais a de transporte, nenhuma área pode se dar ao luxo de menosprezar a contribuição de motores de alta eficiência. Então, esforcem-se juntos para desenvolver melhor eficiência em motores para um futuro mais verde e eficiente. Vamos abastecer o mundo com o desperdício de energia leste.
