Variadores/Redutores Eletromagnéticos

Pode-se facilmente discutir que um gerador de potência num motor com algum tipo de controle eletrônico de velocidade constituiria uma transmissão continuamente variável. As transmissões elétricas têm a vantagem da flexibilidade grande na disposição, porque o gerador

pode ficar situado em toda à distância ou orientação com o motor. Além disso, todo o poder adicional gerado pode ser armazenado nas baterias, e ser extraído em cima quando as cargas elevadas são experientes. Entretanto, são pesada e ineficiente. Um gerador ou um motor típico são somente 75% a 80% eficientes, assim combinando dois resultados em uma eficiência de somente 56% a 64%. Isto limita seu uso às situações onde outros tipos de transmissões não podem ser usados. As locomotivas a diesel e alguns navios usam tais trens da movimentação, e mais recentemente, carros gás-elétricos "híbrido".

De acordo com o catálogo TRANSISTROL, os variadores eletromagnéticos, são fabricados nas potências de 1,0 a 100CV, refrigerados a ar pelos sistemas de ventilação forçada ou autoventilados. O sistema é composto de um motor assíncrono e uma embreagem eletromagnética, a qual transmite o torque por meio de "correntes parasitárias”.

A embreagem consiste de três elementos principais: o tambor que é o elemento acionado pelo motor assíncrono, o rotor que é ligado ao eixo de saída e a bobina de excitação. Como as perdas na embreagem aparecem em forma de calor, dentro do tambor, é esse um dos elementos mais importantes da embreagem. Nos variadores, o tambor é de aço fundido, construído para uma dissipação eficiente do calor, com boa estabilidade mecânica e térmica. O rotor é fabricado de aço dínamo com baixa remanência. A bobina de campo é de construção fixa, enrolada com fio magnético da melhor qualidade, e isolado com epoxi. O estator do tacogerador é fundido em

epoxi, obtendo-se assim uma boa resistência mecânica e proteção contra poeira e umidade.

a) Funcionamento

O motor acionador trabalha sempre em sua rotação nominal e a variação de velocidade é obtida pelo resvalo entre o tambor e o rotor da embreagem eletromagnética. Quando uma corrente for aplicada na bobina de excitação, devido à indução de "correntes parasitarias” aparecerá uma força tangencial entre o tambor e o rotor, o que permitirá a transmissão de força para o eixo de saída do variador. Essa força varia com a intensidade do campo e o resvalo. Quando a excitação da bobina for máxima, a velocidade fornecida pelo variador corresponderá à

velocidade do motor menos o resvalo, absorvido pela embreagem. Naturalmente, tem que existir um pequeno resvalo, pelo fato de que, sem o mesmo não haverá transmissão de força.

Ajustando-se a referência de velocidade desejada através do potenciômetro “r” situado na caixa de comando remoto, o mesmo enviará um sinal elétrico, que é chamado de "sinal de referência", para o circuito comparador.

Para conseguir-se uma estabilidade na rotação de saída do variador, independente da flutuação da carga acionada, utiliza-se o sinal de um tacogerador, o qual é instalado no eixo de saída do variador, e que fornece uma tensão diretamente proporcional à sua rotação. Este sinal é, para o sistema, o "sinal de realimentação", o qual é também enviado para o circuito comparador. Caso haja uma diferença entre o "sinal de referência" e o "sinal de realimentação" a mesma será chamada de "erro" o qual será amplificado através do operacional, alterando o ângulo de disparo do tiristor, e conseqüentemente a excitação da bobina, para que haja uma estabilização na rotação de saída do variador, dentro de uma certa tolerância, que é na ordem de 2%, com uma flutuação da carga de 25 a 100%. Essa tolerância porcentual é chamada de "regulação".

Pelo fato da bobina de excitação ser fixa, o variador não possui escovas ou anéis de comutação o que assegura um funcionamento perfeito e praticamente sem manutenção, pois necessita apenas da lubrificação periódica dos rolamentos.

Os tipos de construção desses variadores podem ser: • Totalmente fechado com ventilador e filtro;

• Com uma ponta de eixo e motor flangeado;

• Com duas pontas de eixo e motor a ser acoplado por luva elástica; • Montagem vertical com flange;

• Integral: Motor e variador em uma única carcaça.

Nos variadores eletromagnéticos, o torque é considerado constante em toda a faixa de rotação. Na partida, porém, o mesmo corresponde ao torque máximo do motor e, dependendo da construção do motor, o variador poderá fornecer até 150% do torque nominal do mesmo.

A potência fornecida pelo variador é diretamente proporcional à rotação de saída. O conjugado de partida ou conjugado máximo em quase toda faixa de regulagem é 150% do nominal. Evidentemente, este valor é disponível somente em tempos limitados.

Não é possível utilizar toda a faixa de rotação para o variador, especialmente nas rotações altas e em torque nominal onde a situação é crítica, pelo fato das curvas da embreagem e do motor começarem a se aproximar do campo normal do variador. Considerando-se uma certa faixa para o ajuste do regulador, estabelece-se 1600 rpm como rotação nominal do variador. Essa rotação pode ser elevada até 1680 rpm. Neste caso, porém, a menor sobrecarga resultará em uma variação da rotação.

Devido ao magnetismo remanente do sistema, existe um conjugado de remanência ou mínimo que aciona o variador, mesmo sem nenhuma voltagem aplicada na bobina. Quanto ao regulador Standard, trata-se de uma regulagem proporcional com fator de amplificação ajustável. O ajuste normal é 2% de variação da rotação, com a alteração do conjugado entre 25 a 100%, conforme denominado ∆ (delta).

Cada conjunto possui uma certa capacidade, que permite uma variação total da rotação em pleno torque. Essa capacidade pode ser diminuída conforme o local da instalação, temperatura do ambiente e contaminação do ar.

O variador eletromagnético é dimensionado para uma temperatura ambiente de 25°C. Sendo assim, para ambientes com temperaturas mais elevadas, deve-se descontar 20% da faixa de rotação para cada 10°C acima da nominal.

A refrigeração do variador deve ser feita por intermédio de uma livre circulação de ar, tanto na entrada, como na saída do mesmo, evitando-se assim, a recirculação do ar, que é desaconselhável em instalações de máquinas em geral. Todo ambiente que possuir partículas sólidas em suspensão provoca um aumento considerável da resistência térmica entre o tambor e o ar de refrigeração, resultando um super aquecimento do primeiro. Sendo assim, os variadores

que trabalharem em ambientes poluídos devem ser equipados com filtros recuperáveis, ou receber ventilação através de duto contendo ar limpo.