Técnicas de projeto para transmissão eficiente de energia

A transmissão de potência refere-se à transferência de potência mecânica de um componente ou máquina para outro. É essencial em ambientes de fabricação e produção, onde diferentes máquinas e equipamentos precisam trabalhar juntos para produzir bens de forma eficiente. A transmissão de energia na automação industrial moderna é alcançada quando os motores elétricos transmitem energia através de vários sistemas mecânicos, incluindo engrenagens, correias, correntes e acoplamentos.

Em uma fábrica, um motor pode alimentar uma correia transportadora que transporta materiais de uma máquina para outra. A potência transmitida pelo motor é transferida para a correia transportadora por meio de um sistema de engrenagens, que permite uma transmissão de potência suave e eficiente. Este artigo destaca aplicações típicas de transmissão de energia, juntamente com os tipos de motores e acionamentos comumente usados.

As aplicações típicas de transmissão de energia incluem o seguinte:

Sistemas transportadores: Amplamente utilizados em aplicações de fabricação e manuseio de materiais para mover produtos ou materiais de um local para outro. A transmissão de energia aciona as correias transportadoras, rolos e outros componentes do sistema transportador.

Robôs industriais: usados ​​em diversas aplicações de automação, incluindo manuseio de materiais, montagem e soldagem. A transmissão de potência transfere a potência mecânica dos motores do robô para as articulações e efetores finais.

Máquinas-ferramentas: A transmissão de energia aciona os fusos de tornos, fresadoras e retificadoras que moldam e dão acabamento a peças metálicas.

Máquinas de embalagem: Embala produtos para distribuição e venda. A transmissão de energia aciona os transportadores, enchedores, tampadoras e outros componentes das máquinas de embalagem.

Máquinas de impressão: A transmissão de energia impulsiona os rolos e outros componentes das máquinas que imprimem etiquetas, embalagens, publicações e outros materiais.

Equipamento de manuseio de materiais: Guindastes, guinchos e elevadores movimentam materiais ou produtos pesados.

Existem vários tipos comuns de motores e sistemas de acionamento usados ​​na transmissão de energia, dependendo da aplicação e dos requisitos específicos.

Os motores de indução CA são o tipo mais comum de motor em aplicações de transmissão de energia. Eles são simples, confiáveis ​​e eficientes, tornando-os adequados para uma ampla gama de aplicações. A faixa de velocidade típica de um motor de indução CA varia dependendo do projeto e da aplicação do motor. No entanto, a maioria dos motores de indução CA tem uma faixa de velocidade de 900 a 3.600 rotações por minuto (RPM) em plena carga.

Em geral, os motores de indução CA operam a uma velocidade constante que é determinada pela frequência da fonte de alimentação e pelo número de pólos do motor. Por exemplo, uma fonte de alimentação de 60 Hz e um motor de quatro pólos resultariam em uma velocidade síncrona de 1.800 RPM. A velocidade real de operação do motor, entretanto, pode ser ligeiramente inferior à velocidade síncrona devido ao escorregamento, que é a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real do rotor.

A velocidade de um motor de indução CA pode ser controlada variando a frequência da fonte de alimentação, normalmente usando um inversor de frequência variável (VFD). Isto permite que o motor opere em velocidades abaixo e acima de sua velocidade síncrona, proporcionando maior flexibilidade no controle da velocidade e do torque do motor.

A regulação de velocidade típica de um motor de indução CA depende de vários fatores, incluindo o projeto do motor, as características da carga e o método de controle utilizado. Geralmente, os motores de indução CA podem manter a velocidade dentro de uma certa porcentagem de sua velocidade nominal, normalmente variando de ±0,1% a ±10% da velocidade nominal, dependendo do sistema de controle usado. Alguns motores de indução CA especializados, como motores de alta velocidade usados ​​em compressores centrífugos ou ventiladores, podem ter uma faixa de velocidade diferente. Esses motores podem operar em velocidades de até 15.000 RPM ou superiores.

Os motores CC são frequentemente usados ​​em aplicações que exigem controle preciso de velocidade ou quando é necessário alto torque em baixas velocidades. Eles são acionados por meio de uma fonte de alimentação de corrente contínua (CC), que fornece uma tensão constante aos terminais do motor. A tensão faz com que a corrente flua através dos enrolamentos do motor, criando um campo magnético que interage com os ímãs permanentes dentro do motor. A interação entre os campos magnéticos faz com que a armadura do motor (rotor) gire.