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Um guia de início rápido para eficiência do motor

2023-12-06 14:31:02

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Motores são usados ​​​​quando há necessidade de mover determinados objetos. E a eficiência do motor determina a relação custo-benefício do movimento. Um motor normalmente gera algum movimento rotacional e o transmite para o compartimento final onde esse movimento é usado. Parte da energia 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 relação entre a energia real utilizada e a energia colocada no sistema mecânico. Obviamente, motores mais eficientes garantem custos operacionais mais baixos, que é o que todo usuário de motor procura.

Motores Elétricos

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 prosseguirmos na eficiência do motor e sua estimativa, vejamos alguns termos importantes:

Atividades:

Trabalho é a quantidade de energia necessária para mover uma massa por uma distância aplicando uma certa força.

Energia

Potência é a quantidade de trabalho realizado por unidade de tempo.

Eficiência

Uma medida de quanto da entrada de energia em um sistema pode ser convertida em energia de saída ou trabalho.

Carga avaliada

A carga máxima 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 realmente utilizada, a potência aparente é a potência elétrica total entregue ao circuito.

Rotor

A parte móvel de um motor que gira o eixo para produzir energia mecânica.

Estator

A parte fixa do motor com alguns enrolamentos ou ímãs fixos com núcleos feitos de diferentes chapas metálicas ou materiais laminados.

Familiarizar-se com essas terminologias o ajudará a compreender melhor a estrutura de um motor e os princípios básicos de seu funcionamento.

 

Calculando a eficiência do motor

Para calcular a eficiência de um motor elétrico, é necessário determinar a potência de entrada e a potência de saída do motor. A eficiência é definida como a relação entre a potência de saída e a potência de entrada, expressa como uma porcentagem. A seguir estão instruções passo a passo:

Determine a potência de entrada (pino): Esta é a energia elétrica fornecida ao motor. A fórmula é Pin = V x I, onde V é a tensão aplicada ao motor e I é a corrente que flui através do motor. Certifique-se de usar unidades consistentes (por exemplo, volts e amperes).

Medir ou calcular a potência de saída (Pout): Esta é a potência mecânica produzida pelo motor. Pode ser determinado de diferentes maneiras dependendo da aplicação. Por exemplo

Se o torque (T) e a velocidade angular (ω) produzidos pelo motor forem conhecidos, a fórmula Pout = T x ω pode ser usada.

Se a velocidade do motor (N) e a potência nominal (Prated) estiverem disponíveis, a potência de saída pode ser estimada como Pout = Prated x (N/Nrated) (onde Nrated é a velocidade nominal do motor).

Calculando a eficiência (η): A eficiência é calculada como η = (Pout / Pin) x 100%. Isso dará a eficiência como uma porcentagem.

Por exemplo, suponha um motor com potência de entrada de 1000 watts (Pin) e potência de saída de 800 watts (Pout). A eficiência é calculada da seguinte forma

η = (800/1000) x 100% = 80%.

Neste caso, a eficiência do motor é de 80%, indicando que 80% da energia elétrica de entrada é convertida em potência mecânica útil.

É importante observar que a eficiência do motor varia dependendo de fatores como condições de carga, temperatura e projeto. Portanto, recomenda-se que sejam feitas medições ou consultada a especificação do motor para calcular com precisão a eficiência em uma situação prática.

 

Eficiência motora e suas classes

Para medir a eficiência de um motor, normalmente são realizados dois tipos de testes: um teste sem carga e um teste com carga. Um teste sem carga ocorre quando o motor funciona sem carga, enquanto um teste de carga ocorre quando o motor funciona com uma carga conhecida. Nestes testes, a potência de entrada e a potência de saída do motor são medidas através de instrumentos especializados e a eficiência é calculada através da fórmula mencionada anteriormente. É importante observar que a eficiência do motor varia dependendo das condições de carga, por isso é importante testar os motores sob condições operacionais típicas para obter medições precisas.

A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e a Associação Nacional de Fabricantes Elétricos (NEMA) designaram várias classes de eficiência do motor. Essas classificações são baseadas nas perdas máximas permitidas do motor e são determinadas pelo projeto e tamanho do motor. Quanto maior a classificação de eficiência, menores serão as perdas permitidas e mais eficiente será o motor em geral.

A seguir estão as principais classes de eficiência do motor:

Eficiência Padrão (IE1, NEMA Design A): Esta é a classificação de eficiência mais baixa para motores e normalmente é usada para motores mais antigos ou de menor custo. Esses motores variam de 50 a 90% de eficiência, dependendo do tamanho e da aplicação.

fábrica de motores de acionamento direto

Alta Eficiência (IE2, NEMA Design B): A eficiência mínima desta classe é 3-6% superior à classe de eficiência padrão. Esses motores são mais eficientes e normalmente são usados ​​em aplicações onde a conservação de energia é uma prioridade.

Eficiência Premium (IE3, NEMA Design C): A eficiência mínima desta classe é 2-3% superior à classe de alta eficiência. Esses motores são os mais eficientes e normalmente usados ​​em aplicações de alto desempenho onde a eficiência energética e a confiabilidade são importantes.

Eficiência Ultra Alta (IE4, NEMA Design D): O nível mínimo de eficiência para esta classe é 1-2% superior ao da classe Alta Eficiência. Esses motores são os motores mais avançados e eficientes disponíveis, permitindo perdas mais baixas e maior eficiência geral.

A seleção de um motor com uma classificação de eficiência mais alta pode reduzir o consumo de energia e os custos operacionais, ao mesmo tempo que melhora o desempenho e a confiabilidade. É importante consultar as especificações do motor e fazer medições para obter uma imagem precisa da eficiência do motor em aplicações reais.

 

Manter o desempenho do motor e melhorar a eficiência do motor

Todo sistema tem perdas que fazem com que a saída seja menor que a entrada. É por isso que precisamos considerar a eficiência do sistema, uma das quais é a eficiência do motor. Existem vários motivos para as perdas do motor, como atrito, dissipação de energia magnética do motor e perdas resistivas. Obviamente, a redução das perdas do motor aumentará a eficiência do motor.

Uma coisa a ter em mente é monitorar continuamente o motor. Isso também significa acompanhar a idade do motor, a potência de saída fornecida e a potência nominal do motor para calcular a eficiência do motor a longo prazo. Além disso, é preciso ficar atento ao desequilíbrio de tensão, desequilíbrio de corrente e fator de potência (PF). Obviamente, você deseja um fator de potência próximo a 100%.

Existem várias maneiras de melhorar a eficiência do motor:

1.O estator do motor é a principal causa das perdas do motor. Foi relatado que as perdas do estator são responsáveis ​​por cerca de 30% ou mais das perdas totais do motor. Para reduzir as perdas resistivas correspondentes, a massa dos enrolamentos do estator precisa ser mantida em um valor elevado.

2.Outra causa importante de perdas no motor é a histerese. A utilização de materiais de maior qualidade (por exemplo, aço contendo silício) elimina as perdas magnéticas do núcleo e, portanto, reduz as perdas. Aumentar o comprimento das laminações e ao mesmo tempo reduzir a espessura das laminações também reduz a densidade do fluxo magnético e, assim, reduz as perdas do núcleo.

3.Existe um fenômeno chamado escorregamento, que é a diferença entre a velocidade do campo magnético e a velocidade real do rotor e do eixo sob uma determinada carga.. É necessário reduzir o escorregamento, o que significa que a condutividade do rotor precisa ser aumentada. Isto pode ser conseguido usando vários materiais altamente condutores, como cobre em caixa moldada para o rotor.

4.Você precisa garantir que o desempenho do sistema de refrigeração não seja afetado. Para fazer isso, você pode limpar regularmente o ambiente do motor e verificar se o fluxo de ar para a estrutura e compartimentos correspondentes não está obstruído. No que diz respeito à carcaça do motor, ela deve estar em boas condições para não apenas manter o motor em seu lugar, mas também garantir que o calor seja transferido adequadamente de dentro para fora, onde é resfriado pelo ar.

5.O uso de melhor material isolante entre os laminados ou folhas reduzirá as perdas causadas pelas correntes parasitas.

6, A lubrificação do motor é outro fator importante na operação eficiente do motor. Certifique-se de que diferentes tipos de graxa não sejam usados ​​ao mesmo tempo e que os intervalos de lubrificação sejam baseados na classificação de velocidade instalada do motor, tamanho do rolamento, tipo de graxa e aumento de temperatura.

Em resumo, compreender a eficiência do motor é fundamental para otimizando o uso de energia e reduzindo custos operacionais. Ao escolher motores com classificações de eficiência mais elevadas, empresas e indivíduos podem fazer avanços significativos em direção à sustentabilidade e à relação custo-benefício. Seja em ambientes industriais, sistemas de transporte ou aparelhos de uso diário, o impacto dos motores de alta eficiência não pode ser subestimado. Portanto, vamos trabalhar juntos para melhorar a eficiência dos nossos motores e preparar o caminho para um futuro mais ecológico e eficiente. Juntos, podemos abastecer o mundo e, ao mesmo tempo, minimizar o desperdício de energia.

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