palestra sew fsa mba gestão de energia setembro 2009
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Palestra realizada no MBA em Gestão de Energia da Fundação Santo André em Setembro de 2009.TRANSCRIPT
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Daniel Martin Paganini
Consultoria Técnica
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Objetivo
2
Apresentação SEW?
História do acionamento
Redutores
Motores
Uso racional de energia
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3
A SEW (Süddeutsche Elektromotoren-Werke, Fábrica de Motores
Elétricos do Sul da Alemanha), foi fundada em 1931 na cidade de
Bruchsal, e deu o primeiro passo no desenvolvimento de uma
tecnologia que iria revolucionar a indústria mundial: a produção
de motoredutores .
Empresa familiar com presença global e atuação local,
a SEW se destaca pela vanguarda tecnológica e por
ser um dos líderes mundiais no mercado de
acionamentos.
SEW EURODRIVE
Solução em Movimento
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4
SEW no Mundo
12 Fábricas 67 Montadoras
13 Mil Funcionários 1,9 Bilhões de Euros
SEW no Mundo
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5
GUARULHOS
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6
Porto Alegre
Manaus
Belém
Fortaleza
Recife
Salvador
Vitória
Rio de Janeiro
Goiânia
Cuiabá
Rio Claro
Guarulhos
Curitiba
Belo Horizonte
Joinville
Aracaju
Natal
São Luiz
Uberlândia
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7
Mercado de Atuação
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Açúcar e Álcool
8
A cana ocupa cerca de 7 milhões de hectares (2% de toda a terra
arável do País), que é o maior produtor mundial, seguido por Índia,
Tailândia e Austrália. As regiões de cultivo são: Sudeste, Centro-
Oeste, Sul e Nordeste, permitindo duas safras por ano. Fonte: Unica
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9
Mineração e Siderurgia
O Brasil é o segundo maior produtor de Minério de Ferro, com
produção em 2008 estimada em 409 milhões de toneladas, o
que equivale a 19% do total mundial (1,9 bilhão de ton). A China
é o maior produtor, com 600 milhões de ton em 2008. IBRAM
1 tonelada = 138 US$ fonte econstats
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10
Automobilística
A produção de veículos no ano de 2008 alcançou a incrível
marca de 3.215.000 de unidades produzidas, valor 8%
superior ao de 2007. De Janeiro a Maio deste ano, o
acumulado é de 1.200.000 unidades produzidas. Fonte ANFAVEA
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Lazer e Diversão
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Produtos SEW EURODRIVE
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Alguns de nossos Clientes...
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A roda
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Origem das engrenagens
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China ~2600 a.C.
Da Vinci ~1500 d.C.
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Atualmente
18
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Princípio de Arquimedes
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Principio de Funcionamento do Redutor
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Entrada
rpm Nm rpm Nm
Saída
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Revolução Industrial
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Da transmissão por correia até o motoredutor
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1764 James Watt inventou a máquina a vapor
1850 Pittler constrói o primeiro torno de torreta
1867 Siemens constrói o primeiro dínamo
1872 F. v. Hefi-ter-Alteneck constrói o primeiro
motor CC
1880 Siemens constrói o primeiro elevador elétrico.
1887 N. Tesla inventa o motor AC
1889 J. H. Northop inventa o tear automático
... Início da Era industrial
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Acionamentos Centrais
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Tear 1779
Acionamentos Individuais
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Vida Moderna
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SEW EURODRIVE
Solução em Movimento
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Motores elétricos
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Motor CC Excitação compound
Excitação independente
Excitação série
Imãs permanentes
Excitação paralela Motor universal
Motor CA
Monofásico
Linear
Trifásico
Assíncrono
Síncrono
Gaiola de
esquilo
Rotor
Bobinado
Imãs permanentes
Relutância
Pólos Salientes
Pólos magnéticos
Família de motores elétricos
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Motor CC Excitação compound
Excitação independente
Excitação série
Imãs permanentes
Excitação paralela Motor universal
Motor CA
Monofásico
Linear
Trifásico
Assíncrono
Síncrono
Gaiola de
esquilo
Rotor
Bobinado
Imãs permanentes
Relutância
Pólos Salientes
Pólos magnéticos
Família de motores elétricos
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29
Evolução de motores elétricos
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Princípio de funcionamento do motor de indução
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31
Rotação fixa
[ rpm ]
Escorregamento
Torque
[ Nm ]
Características do motor de indução
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32
C, I
n
CP
Cmáx
CN
nsnN
IP
IN
Curva característica
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Injeção do Alumínio
Estampo da chapa
Inserção do Eixo
Retífica do rotor
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34
Estampo da chapa
Agrupamento de chapas Bobinagem
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Uso e conservação
35
Motor Elétrico Alta Temperatura
O que é alta temperatura para motor elétrico?
20°C, 40°C, 100°C, 500°C?
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B: T=80°C
F: T=105°C
H: T=130°C
Classe de Isolação
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Número de partidas por hora;
Tempo de aceleração;
Refrigeração adequada;
Especificação
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Número de partidas por hora (ZP)
38
38
Motor Elétrico
Zp Ip TempC, I
n
CP
Cmáx
CN
nsnN
IP
IN
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Tempo de Aceleração (TA)
39
TA I TempC, I
n
CP
Cmáx
CN
nsnN
IP
IN
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Refrigeração Adequada
40
Temperatura ambiente: até 40°C;
Altitude: 1000m;
Fluxo de ar de projeto
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41
Para temperaturas de 40°C a 60°C;
Para altitudes maiores que 1000 m;
HTNNred ffPP
Refrigeração Adequada
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Classes de rendimento
42
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43
Principais Normas pelo Mundo
CSA
NEMA
MEPS
2006
ABNT
IEC
Países onde o
rendimento minimo é
exigido por lei
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Perdas no Ferro ~ U, fPerdas no cobre/resistência ~ I²·R
Perdas por atrito e ventilação ~ n, n³
+ Perdas
Adicionais
Perdas no motor de indução
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45
Rendimento e fator de potência
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Consumo de energia elétrica no Brasil
46
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47
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
Qu
an
tid
ad
e
Potência [kW]
Informações de Mercado
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Evolução do valor R$/kWh
48
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
UHENPAL - Usina Hidro Elétrica Nova Palma Ltda
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49
Aplicação de motores
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Olhe fora da caixa!
50
Worm Gear unit (75%)
Helical Bevel Gear unit (97%)
Rendimento global = 60.8%
Potência entregue ao transportador = 9.1kW
Potência consumida da rede = 16.5kW
Energy used based on 16h/day, 250days/yr = 66MWh
Cost of energy based on $0.10/kwh = $ 6600 per year
Rendimento global = 88%
Potência entregue ao transportador = 9.1kW
Potência consumida da rede = 10.3kW
Energy used based on 16h/day, 250days/yr = 41.2MWh
Cost of energy based on $0.10/kwh = $ 4120 per year
Potência desperdiçada por ineficiência 7.4kW
Potência desperdiçada por ineficiência = 1.2kW
Redutor Coroa/Sem fim ( 75%)
![Page 51: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/51.jpg)
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Olhe fora da caixa!
51
Potência desperdiçada por ineficiência = 7,4kW
7,4 kW / lâmpadas de 22 W = 336 lâmpadas!
![Page 52: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/52.jpg)
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Tanques de agitação
52
Planta com 40 tanques
Motoredutores de 1,5 kW @ 6 pólos, 20 x 40
24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)
![Page 53: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/53.jpg)
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Tanques de agitação
53
Alterado o tipo do redutor
Motoredutores de 1,1 kW @ 4 pólos, 20 x 40
24 h/dia, regime contínuo S1 (8700 h/ano)
![Page 54: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/54.jpg)
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R$ 27.000,00
54
Tanques de agitação
Economia anual estimada em:
20 motores
40 motores
Pay back (simples): 18 meses
kWh = R$ 0,235 (Base Nov/2007)
R$ 54.000,00
1 ton CO2
2 ton CO2
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55
Bombas e Ventiladores
50% da aplicação de motores elétricos na indústria
Funcionamento a meia carga
Variação do fluxo por válvula
![Page 56: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/56.jpg)
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56
Bombas
[kW]
Válvula
Variação de
velocidade
![Page 57: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/57.jpg)
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57
Sistema de ventilação
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58
Status atual:
96 motores de pólos comutáveis
16/4 kW cada
Potência total instalada:
1.6MW
Exemplo de sistema de ventilação
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59
Processo de reposição:
Motores de alto rendimento
com P=15 kW
Rotação controlada através
da diferença de temperatura
pela função de economia de
energia do MOVIDRIVE® ou
MOVITRAC®
Exemplo de sistema de ventilação
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Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®
60
0
50
100
150
200
250
200 400 600 800 1000 1200 1400
Lastmoment
Motormoment (High)
Motormoment (Low)
Curva de carga
Motor de pólos
comutáveis
Carga
parcial
Versão:
Motor de pólos
comutáveis
P=16/4 kW
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61
0
50
100
150
200
250
200 400 600 800 1000 1200 1400
Aumento da rotação =
aumento do torque resistente
Aumento da freqüência
Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®
![Page 62: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/62.jpg)
Training made by SEW-EURODRIVEDVEA \ Daniel Paganini \ Setembro 2009
62
0
50
100
150
200
250
200 400 600 800 1000 1200 1400
Aumento da frequencia
Aumento do torque com
a função economia de
energia do MOVIDRIVE®
MOVITRAC®
Função economia de energia do MOVITRAC®/MOVIDRIVE®
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63
Otimizando o consumo de energia:
Motores de pólos comutáveis
Potência média consumida:
Consumo por motor/ano:
Custo da energia/ano:
Todos motores (96):
Com motores de alto rendimento e
conversores MOVIDRIVE®/MOVITRAC® com
função economia de energia
Potência média consumida :
Consumo por motor/ano:
Custo da energia/ano:
Todos motores (96):
Economia por ano (total):
Economia por motor/ano:
11.6
83.500
7.000
670.000
10.0
72.000
6.000
581.000
89.000
930
kW
kWh
€
€
kW
kWh
€
€
€
€
Efeito colateral: Aumento da funcionalidade,
ajuste fino da rotação, potencial para mais economia de energia
Consumo de
energia:
- 14%
Amortização:
aprox. 2 anos
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64
Aplicação em sistemas de transporte
Instalação típica:
100 a 150 motoredutores em transportadores (0,75 ~ 3,0 kW)
Variação de velocidade e carga
Ambiente agressivo
![Page 65: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/65.jpg)
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65
Aplicação em sistemas de transporte
100%
400%
200%
Perfil de carga de um sistema de
transporte
To
rqu
e
Segundos Minutos Horas (regime contínuo)
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Rendimento Motoredutor Std
50% 62,0%
75% 64,5%
100% 64,3%
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 64,8%
75% 67,0%
100% 67,4%
Rendimento Motor A.R.
50% 81,0%
75% 83,8%
100% 84,3%
66
Aplicação em sistemas de transporte
Uso da energia: Rendimento Motor Std
50% 77,5%
75% 80,6%
100% 80,3%STD A.R.
Carga Economia
50% 4,5%
75% 3,9%
100% 4,8%
![Page 67: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/67.jpg)
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67
Aplicação em sistemas de transporte
Rendimento Motoredutor Std
50% 72,9%
75% 75,8%
100% 75,5%
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 76,1%
75% 78,8%
100% 79,3%
![Page 68: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/68.jpg)
Training made by SEW-EURODRIVEDVEA \ Daniel Paganini \ Setembro 2009
Aplicação em sistemas de transporte
68
68
Rendimento Motoredutor A.R.
50% 64,8%
75% 67,0%
100% 67,4%
Rendimento Motoredutor Std
50% 72,9%
75% 75,8%
100% 75,5%
Uso racional da energia
Mudança na concepção do projeto
![Page 69: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/69.jpg)
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69
in
out
P
P
PerdasP
InP OutP
outinPerdas PPP
Rendimento Perda de potência
Fundamentos
![Page 70: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/70.jpg)
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70
Método de partida e controle
Partida direta Partida por conversor de freqüência
![Page 71: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/71.jpg)
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71
Método de partida e controle
Partida direta
Alta corrente de partida 3,5 .... 7 x IN
Alto conjugado de partida CP 2 ... 3 x CN
Rotação (n) dependente da carga
Faixa de sobrecarga 1,6 ...1,8 x CN
Número de partidas por hora limitado
Conjugado máximo CMÁX 2,2 ... 3 CN
AS/Kenndt.DRW
M, I
n
MA
MK
MN
nsynnN
IA
IN
![Page 72: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/72.jpg)
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72
Método de partida e controle
Corrente de partida limitada 1,5 x IN
Conjugado de partida CP 1,5...2 x CN
Rotação independente da carga
Faixa de sobrecarga 1,5 x CN
Número de partidas por hora ilimitado
Controle e monitoração do motor
Partida por conversor de freqüência
UNetz
M,U
f
M
U
fN 2*fN0
MN
![Page 73: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/73.jpg)
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Método de partida e controle
73
Regra: Usar conversor de freqüência economiza energia!
Será? – Sempre? Em quais situações isso é regra?
Transportador de correia
Após ligado, acionamento permanece na rotação nominal por um longo período.
O tempo de partida e parada é menor que 10 segundos.
![Page 74: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/74.jpg)
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74
Método de partida e controle
Partida direta
Perdas no motor com partida direta:
Motor: Atrito, perdas Joule, magnetização ...
Cabos: Perdas ôhmicas, perdas capacitivas
![Page 75: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/75.jpg)
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75
Perdas no motor AC – acionado por conversor
MainsLossMLoss PP ,, 1,1
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
P / PN [ ]
[
]
PL
os
s [
W]
Sendo acionado por conversor, as
perdas no motor aumentam em
aproximadamente 10%.
(com referencia apenas ao motor, VDE 0530 Bbl2)
na rede
com conversor
na rede
Método de partida e controle
![Page 76: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/76.jpg)
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76
Perdas no acionamento com conversor vs partida direta
Método de partida e controle
![Page 77: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/77.jpg)
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77
Como fazer para reduzir o consumo de energia em acionamentos?
![Page 78: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/78.jpg)
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Métodos para reduzir o consumo de energia
78
Reduzir a potência requerida Pout :
- Reduzindo a rotação de saída do conversor
- Reduzindo o torque da carga
- Reduzindo atritos
- Elementos de transmissão rígidos
- Contra peso
-…
- Desligando
Reduzir as perdas PPerdas :
- Aumentando o nível de rendimento do motor
- Aumentando o rendimento do conversor
- Abandonar funções não necessárias
- Reutilizar a energia
- Uso direto em outro conversor
- Fonte de alimentação regenerativa
- Armazenamento de energia
![Page 79: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/79.jpg)
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Desenvolvimento SEW
79
![Page 80: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/80.jpg)
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MOVIGEAR®
80
Reduzir a potência requerida Pout :
- Reduzindo a rotação de saída do conversor
- Reduzindo o torque da carga
- Reduzindo atritos
- Elementos de transmissão rígidos
- Contra peso
-…
- Desligando
Reduzir as perdas PPerdas :
- Aumentando o nível de rendimento do motor
- Aumentando o rendimento do conversor
- Abandonar funções não necessárias
- Reutilizar a energia
- Uso direto em outro conversor
- Fonte de alimentação regenerativa
- Armazenamento de energia
![Page 81: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/81.jpg)
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MOVIGEAR® em sistemas de transporte
81
Continuous power 100%
Ca. 400%
Ca. 200%
Perfil de carga de um sistema de
transporte
Característica de torque
com conversor
Característica de torque
com MOVIGEAR
To
rqu
e
Seconds Some min. time Hours (continuous duty)
To
rqu
e
Segundos Minutos Horas (regime contínuo)
![Page 82: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/82.jpg)
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82
Métodos para redução do consumo de energia MOVIGEAR®
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
P / PN [ ]
[
]
PL
oss [
W]
PLoss-Movigear®
-Movigear®
Motor
Standard com
conversor e
freio
PLoss
A diferença:
Comparado com um motor
standard com conversor , o
MOVIGEAR® economiza até
300 W
Uso do MOVIGEAR®
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83
Controle individual de
cada MOVIGEAR®
Reduzido número de
componentes
Sem necessidade de
cablagem de rede
fieldbus
Evita o risco de falhas
“escondidas” na
cablagem de rede
fieldbus
Comissionamento
reduzido
Tempo de projeto e
instalação reduzidos
Vantagens adicionais do MOVIGEAR®
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84
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85
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86
Tempo
Valor no
medidor de
energia
Consumo
[kWh]
Início 16,19
1h 16,47 0,28
2h 16,75 0,28
3h 17,04 0,29
4h 17,31 0,27
5h 17,58 0,27
6h 17,86 0,28
7h 18,14 0,28
Consumo de
energia após
2130 ciclos [kW]
1,95
Tempo
Valor no
medidor
de energia
Consumo
[kWh]
Início 18,19
1h 18,42 0,23
2h 18,65 0,23
3h 18,88 0,23
4h 19,12 0,24
5h 19,36 0,24
6h 19,59 0,23
6h37m 19,73 0,14
Consumo de
energia após
2130 ciclos [kW]
1,54
Tempo
Valor no
medidor
de energia
Consumo
[kWh]
Início 19,78
1h 19,86 0,08
2h 19,94 0,08
3h 20,03 0,09
4h 20,12 0,09
5h 20,20 0,08
6h 20,28 0,08
6h46m 20,35 0,07
Consumo de
energia após
2130 ciclos [kW]
0,57
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87
Conclusão
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Contatos na SEW
88
Treinamentos Técnicos
Daniel Paganini
Engenharia de Aplicação
Apresentação disponível em:
www.slideshare.net/daniel.paganini/fsa2009
![Page 89: Palestra SEW FSA MBA Gestão de Energia Setembro 2009](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050721/5570a57bd8b42a5d288b4c78/html5/thumbnails/89.jpg)
Training made by SEW-EURODRIVEDVEA \ Daniel Paganini \ Setembro 2009
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