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Uma equipe de manutenção substitui um motor de bomba de 15 kW apreendido pelo que o depósito tinha na prateleira, e a unidade que entra é à prova de chamas: mais pesada, cerca de três vezes o preço de uma máquina padrão e certificada para uma área não classificada. Ele é aparafusado diretamente no mesmo flange, para que ninguém questione o custo até a próxima revisão de aquisição.
O erro é fácil de cometer. “Motor assíncrono” não é um produto; é uma família de máquinas que compartilham um princípio de funcionamento. O rotor gira um pouco mais devagar que o campo magnético giratório, essa diferença de velocidade é o escorregamento, e o escorregamento induz corrente no rotor e produz torque. Todo o resto – preço, comportamento inicial, velocidade, conformidade – vem de como a máquina é construída em torno desse princípio.
Então aqui está a resposta inicial. Os motores assíncronos industriais são classificados em seis eixos: construção do rotor, fase de alimentação, classe de eficiência, contagem de pólos, classificação de gabinete e ambiente e recursos específicos da aplicação, como frenagem, serviço de velocidade variável, operação em múltiplas velocidades e proteção contra explosão. Resolva esses seis e a placa de identificação se escreverá sozinha.
O restante deste artigo aborda um de cada vez, porque na prática um erro de especificação em qualquer eixo é suficiente para enviar o motor de volta.
O rotor é a primeira e maior bifurcação da estrada. Um rotor de gaiola de esquilo é uma pilha de laminações com barras de alumínio ou cobre passando por ele, curto-circuitadas em ambas as extremidades por anéis finais. Não há escovas, anéis coletores e nada elétrico que se desgaste, razão pela qual o tipo domina a indústria em geral: bombas, ventiladores, transportadores, compressores e máquinas-ferramentas.
Um motor de rotor enrolado transporta um enrolamento trifásico completo no rotor e o traz para fora através de anéis coletores, de modo que a resistência externa pode ser ligada durante a partida. Isso produz um alto torque de partida em uma corrente controlada, razão pela qual as máquinas de anéis coletores ainda aparecem em guindastes, britadores, moinhos e transportadores longos e pesados. A compensação é real: escovas para inspecionar, anéis coletores para limpar, uma estrutura maior e um preço de compra mais alto.
Se você quiser primeiro a teoria subjacente, nosso explicador em o que realmente é um motor assíncrono trifásico caminha pelo campo giratório e desliza em linguagem simples.
| Recurso | Gaiola de esquilo | Rotor enrolado (anel coletor) |
|---|---|---|
| Projeto do rotor | Barras em curto-circuito por anéis finais | Enrolamento trifásico com anéis coletores e escovas |
| Torque inicial | Moderado, normalmente cerca de duas vezes o torque em plena carga | Alto e ajustável através de resistência externa |
| Iniciando atual | Aproximadamente seis a oito vezes a corrente nominal na partida direta on-line | Pode ser mantido próximo à corrente nominal |
| Manutenção | Somente rolamentos | Escovas e anéis coletores adicionados aos rolamentos |
| Dever típico | Bombas, ventiladores, transportadores, máquinas-ferramentas | Guindastes, trituradores, moinhos, transportadores pesados |
Quase todos os motores descritos neste artigo seguem o mesmo layout: um núcleo de estator laminado pressionado em uma estrutura com aletas, um enrolamento trifásico colocado nas ranhuras do estator, um rotor de gaiola de esquilo no eixo e uma caixa de terminais no topo da estrutura.
Dois detalhes nessa imagem decidem a maioria dos argumentos de seleção. O entreferro entre o estator e o rotor é bem inferior a um milímetro em uma estrutura 160, portanto, o desgaste do rolamento, a deflexão do eixo ou um acoplamento desalinhado podem fechá-lo e destruir o motor em minutos. E como o rotor não tem ligação elétrica com o exterior, as únicas peças que normalmente se desgastam são os rolamentos.
Os motores assíncronos monofásicos têm partida limitada. Com uma fase de alimentação não há campo rotativo, portanto um segundo enrolamento, um capacitor ou um anel de sombreamento devem criar um. Os tipos comuns são fase dividida, partida por capacitor, capacitor de partida por capacitor, capacitor dividido permanente (PSC) e pólo sombreado. O capacitor de partida oferece o melhor torque de partida, o PSC funciona de forma mais silenciosa e eficiente, e o pólo sombreado é barato e fraco, e é por isso que sobrevive principalmente em ventiladores pequenos.
Os motores trifásicos não precisam de nada disso. O torque é mais suave, a eficiência é maior e o mesmo quadro oferece mais potência. Acima de aproximadamente 0,75 a 1,1 kW, quase todos os acionamentos industriais são trifásicos, e as máquinas monofásicas acima desse tamanho são um produto de nicho e não uma escolha convencional.
A eficiência é o eixo com maior probabilidade de ser auditado. A IEC 60034-30-1 define as classes de eficiência IE que aparecem nas placas de identificação modernas, e a maioria dos mercados industrializados impõe agora um mínimo. O Regulamento da UE 2019/1781 cobre a maioria dos novos motores trifásicos de 0,12 kW a 1000 kW, e o GB 18613-2020 obrigatório da China mapeia suas classes diretamente nas classes IEC: YE3 fica no nível IE3 e YE4 no nível IE4. A consequência prática é que uma máquina IE2 sem marca já não pode ser legalmente colocada no mercado para a maioria das tarefas.
A diferença entre as classes parece pequena em termos percentuais e não é pequena em termos monetários. Consideremos o mesmo motor de 7,5 kW funcionando 4.000 horas por ano: no IE2 as perdas ficam perto de 1,0 kW, no IE3 perto de 0,8 kW, então a aritmética dá cerca de 850 kWh economizados por ano. Trinta motores em um único local representam uma linha de orçamento e não um erro de arredondamento. A economia real depende do fator de carga, da qualidade do fornecimento e da frequência com que a máquina está genuinamente em plena carga.
Fábrica de motores de ultra-alta eficiência YE4/IE4 Veja mais Motor de indução com economia de energia de alta velocidade YE4/IE4 (2 pólos) Ver Produto → A velocidade síncrona segue n = 120f / p, portanto, a 50 Hz, um motor de 2 pólos gira a 3.000 rpm, um de 4 pólos a 1.500, um de 6 pólos a 1.000 e um de 8 pólos a 750. Sob carga, o rotor cai alguns por cento para trás - esse é o escorregamento - e é por isso que uma placa de identificação de 50 Hz de 4 pólos geralmente indica 1.450 rpm em vez de 1.500. A 60 Hz, os mesmos motores funcionam cerca de 20% mais rápido.
Os pólos são realmente uma decisão de torque. Menos pólos significam mais velocidade, uma estrutura menor e menos torque por unidade de tamanho; mais pólos significam menor velocidade e maior torque sem caixa de engrenagens, o que é adequado para misturadores de acionamento direto, britadores e transportadores lentos. Onde o equipamento acionado precisar de duas velocidades fixas – um misturador em uma receita rápida e outra lenta, por exemplo – um motor de duas ou quatro velocidades pode substituir totalmente uma caixa de engrenagens ou um acionamento de frequência variável.
Dois motores com dados elétricos idênticos podem ser produtos completamente diferentes quando o ambiente é considerado. O código IP na IEC 60529 cobre a proteção contra entrada: IP55 é o padrão industrial comum e não sobreviverá a lavagens regulares ou a uma atmosfera costeira carregada de sal, onde IP56 ou IP65 e acabamentos resistentes à corrosão são o ponto de partida realista. O método de resfriamento também é importante – uma máquina totalmente fechada e resfriada por ventilador se comporta de maneira muito diferente de uma máquina aberta ou ventilada por tubo.
O ambiente e a altitude são as armadilhas de especificação silenciosa. As classificações padrão assumem uma temperatura ambiente de 40 graus Celsius e uma elevação de 1.000 metros; acima, o motor deve ser reduzido ou especificado com uma classe de isolamento mais alta, e comprar o próximo tamanho de carcaça costuma ser mais barato do que substituir o enrolamento após dezoito meses.
As áreas perigosas são um regime jurídico separado e não uma escolha de estilo. Em uma atmosfera gasosa de Zona 1 ou Zona 2, um motor TEFC padrão não é aceitável, não importa quão bem ele seja construído; a certificação deve corresponder à zona, ao grupo de gases e à classe de temperatura. Projetos à prova de chamas, como a série YBX3, são classificados como Ex d IIC T4 Gb, e a mesma lógica se aplica à poeira combustível, onde o conceito de proteção relevante difere.
Fábrica de motores à prova de explosão YBX3 Veja mais Motor de indução à prova de explosão de alta velocidade YBX3 (2 pólos) Ver Produto → Uma vez fixados os primeiros cinco eixos, um pequeno grupo de variantes específicas resolve problemas que um motor de uso geral não consegue.
Fábrica OEM de motores com freio eletromagnético YEJ2 Veja mais Motor com freio de parada rápida de alto ciclo YEJ2 (2 polos) Ver Produto → Os nomes das séries em uma cotação geralmente são uma abreviação de uma combinação dos seis eixos. Esta tabela mapeia as famílias comuns de acordo com a função para a qual cada uma foi designada.
| Família | Recurso principal | Dever típico |
|---|---|---|
| YE3/IE3 | Versões de alta eficiência, padrão e carcaça de alumínio | Indústria geral, bombas, ventiladores, compressores |
| YE4/IE4 | Eficiência ultra-alta | Trabalho contínuo onde o custo de energia domina |
| YBX3 | Construção à prova de chamas | Áreas de gás Zona 1 e Zona 2, poeira combustível |
| YEJ2 | Freio eletromagnético acionado por mola | Segurar, parar e posicionar |
| YVF2 | Enrolamento e resfriamento para serviço de inversor | Controle de velocidade com torque constante |
| YVFEJ2 | Serviço do inversor mais freio | Indexação e posicionamento rápido |
| YD2 | Duas ou quatro velocidades discretas | Mixagem, fan staging, máquinas-ferramentas |
A maioria das disputas de aquisição remonta ao fato de um dos seis eixos ter sido deixado ao acaso – geralmente a classificação ambiental ou a contagem de pólos, porque ambos parecem detalhes até que o motor esteja no local. Informe por escrito a classe de eficiência, o número de pólos, a classificação IP, o arranjo de montagem e o método de partida antes da emissão do orçamento e indique claramente se um inversor de frequência variável algum dia será conectado.
Se o ponto de operação for incomum, envie os dados de carga junto com a consulta, em vez de escolher um tamanho de chassi em uma tabela de catálogo. Nossos engenheiros confirmarão o tipo, a estrutura e a montagem antes de qualquer coisa ser construída. fale com nossa equipe sobre sua aplicação e voltaremos com uma recomendação específica em vez de um nome de família.
Eles descrevem a mesma máquina de dois ângulos. "Motor de indução" explica como a corrente do rotor é produzida, por indução do campo do estator. "Motor assíncrono" descreve a consequência: o rotor deve funcionar mais lentamente que o campo, caso contrário não ocorreria indução. Os motores CA de gaiola de esquilo e de rotor enrolado são motores de indução e motores assíncronos.
Motor trifásico de gaiola de esquilo: TEFC, IP55, 2 polos ou 4 polos e eficiência IE3 ou IE4. Especifique um enrolamento com função de inversor se a bomba for controlada por velocidade em vez de ligada e desligada. Recursos de freio ou à prova de explosão só devem ser adicionados quando o local realmente exigir deles.
São as classes de eficiência internacionais definidas na IEC 60034-30-1. O IE3 é o atual mínimo obrigatório para a maioria dos novos motores industriais na UE e na China, e o IE4 é o próximo passo. Uma classe mais alta significa menos perdas, um preço de compra mais alto e um custo operacional mais baixo ao longo da vida útil da máquina.
Escolha por velocidade e torque. A 50 Hz, um 2 pólos funciona perto de 2.900 rpm, um 4 pólos perto de 1.450, um 6 pólos perto de 965 e um 8 pólos perto de 725. Escolha a opção mais rápida que o equipamento acionado pode aceitar - o quadro é menor e mais barato - e mude para mais pólos quando precisar de torque em baixa velocidade ou acionamento direto sem caixa de câmbio.
Sempre que for instalado em área classificada, como Zona 1 ou Zona 2 para gás ou Zona 21 e 22 para poeiras combustíveis. O motor deve possuir um certificado correspondente à zona, grupo de gás e classe de temperatura. Um motor TEFC IP55 padrão não é um substituto, mesmo que seja fisicamente idêntico em tamanho.
Na velocidade nominal ou próxima dela, com um comprimento de cabo curto, muitos motores padrão suportam. O problema é a operação com torque constante em baixa velocidade: o ventilador montado no eixo desacelera com o rotor, então o enrolamento superaquece e a comutação do inversor adiciona tensão ao isolamento. Para essa tarefa, especifique um motor VFD com resfriamento separado e isolamento de nível de inversor.
