Guia do motor elétrico de 50 HP: tamanhos de carcaça, corrente de carga total e etapas de seleção

Um motor elétrico de 50 HP funcionando a 1.800 rpm em uma fonte de 460 V consome cerca de 65A em plena carga, gira um eixo de 2,125 polegadas e é aparafusado em uma estrutura NEMA 326T. Esses quatro números decidem se uma substituição ocorre em um fim de semana ou se se transforma em um projeto de engenharia de três semanas.

A classe de 50 HP, ou 37 kW fora da América do Norte, é o tamanho robusto para bombas centrífugas, compressores de parafuso, ventiladores de torre de resfriamento, transportadores de correia e misturadores de processo. Ele fica bem na linha de falha entre máquinas industriais de pequeno e médio porte, e é por isso que também é o tamanho onde as especificações NEMA e IEC, placas de identificação de 50 Hz e 60 Hz e classificações de serviço padrão versus inversor são confundidas com mais frequência.

Os compradores que tratam 50 cv como uma especificação única geralmente pagam por isso mais tarde. A classificação de potência fixa apenas a potência do eixo. Não diz nada sobre a corrente que o motor irá puxar, o torque que pode fornecer, a estrutura na qual é montado ou o gabinete necessário, e cada um desses quatro detalhes pode diferir entre dois motores com uma placa de identificação idêntica de 50 HP.

O que 50 HP significa em quilowatts, amperes e torque

Um motor de 50 HP é uma máquina de 37 kW que consome 65 A a 460 V e produz aproximadamente 146 lb-pés de torque a 1.800 rpm. Os quilowatts descrevem a saída, os amperes descrevem o que o sistema elétrico deve fornecer e o torque descreve o que o eixo pode realmente girar.

A corrente de carga total é o valor que orienta o dimensionamento do cabo, os aquecedores de partida e a seleção do disjuntor, portanto, é o primeiro número a ser retirado de uma placa de identificação ou de uma folha de dados do fabricante. A dispersão entre as tensões de alimentação é grande o suficiente para que um motor encomendado para o errado não possa simplesmente ser reconectado em campo.

Os amplificadores da placa de identificação podem ficar 5% em ambos os lados desses valores da tabela, o que é importante porque os relés de sobrecarga são definidos na figura da placa de identificação. Um motor estampado de 62 A e um motor estampado de 68 A precisam de elementos de aquecimento diferentes, embora ambos sejam vendidos como 50 HP.

O fator de serviço e a temperatura ambiente também alteram a produção utilizável. Um fator de serviço de 1,15 é comum em carcaças NEMA e permite uma sobrecarga de curto prazo, enquanto os motores IEC são geralmente classificados como 1,0 com um sistema de isolamento classe F e um aumento de temperatura classe B. A mesma máquina física pode, portanto, conter duas promessas muito diferentes.

Velocidade e torque: por que um motor de 50 HP a 900 rpm se comporta como uma máquina diferente

A potência permanece constante em todas as contagens de pólos, mas o torque não: um motor de 50 cv a 900 rpm fornece o dobro do torque do eixo de um motor de 50 cv a 1.800 rpm. A relação é fixada pelo torque igual a 5.252 multiplicado pela potência dividida pela velocidade e decide se uma máquina acionada pode ser acoplada diretamente ou precisa de correia ou caixa de câmbio.

O motor de quatro pólos de 1.800 rpm domina a indústria norte-americana porque corresponde diretamente a 60 Hz, enquanto o equivalente IEC funciona a 1.500 rpm a 50 Hz. Um motor de 60 Hz operado com uma alimentação de 50 Hz cai para 1.500 rpm, portanto, um ventilador ou bomba dimensionada no ponto de funcionamento original não move mais o fluxo projetado.

Onde uma máquina deve funcionar com velocidade de eixo genuinamente baixa, como uma rosca transportadora, acionamento de forno rotativo ou extrusora, um motor de 50 HP normalmente é combinado com uma caixa de engrenagens, em vez de encomendado como uma estrutura de 900 ou 1.200 rpm. O motor de baixa velocidade é maior, mais pesado e mais caro por unidade de torque, e é mais difícil de ser adquirido como sobressalente.

NEMA 326T ou IEC 225M: Carcaças para motor de 50 HP

Um motor de 50 HP e 1.800 rpm normalmente é um NEMA 326T ou uma estrutura IEC 225M a 250M, e os dois não serão parafusados na mesma base sem um adaptador. O diâmetro do eixo, o espaçamento dos furos dos pés e o comprimento total são diferentes.

Os detalhes da estrutura são mais importantes no trabalho de retrofit. Uma fábrica que substitua um motor de 50 HP com quarenta anos de idade pode achar que o padrão de pé original está obsoleto e a nova estrutura 326T precisa de uma placa adaptadora perfurada ou de uma base fabricada. Orçamentar essa placa é muito mais barato do que descobrir a incompatibilidade dentro de uma janela de desligamento.

Seleção de gabinete: TEFC, ODP e à prova de explosão

TEFC é o gabinete padrão para motores de 50 HP em quase todas as plantas industriais e é a escolha certa, a menos que a classificação da área ou o ambiente do processo indique o contrário. Projetos abertos à prova de gotejamento sobrevivem apenas em ar interno limpo e seco.

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Um motor TEFC de 50 HP em ferro fundido a 1.800 rpm normalmente pesa de 272 a 318 kg (600 a 700 lb), dependendo do material da estrutura. As estruturas de alumínio economizam peso, mas transferem a vibração de maneira diferente, e é por isso que as fábricas de cimento, mineração e produtos químicos permanecem com o ferro fundido, apesar das penalidades no manuseio.

Operando um motor de 50 HP em um inversor de frequência variável

Um motor padrão de 50 HP não é automaticamente adequado para um inversor de frequência. A operação do inversor requer isolamento classificado para a saída do inversor, um anel de aterramento do eixo para desviar as correntes do rolamento e uma faixa de velocidade segura acordada com o fabricante.

A saída do drive não é uma onda senoidal limpa. A comutação rápida produz excesso de tensão nos terminais do motor e o efeito aumenta com o comprimento do cabo. Acima de aproximadamente 30 m (100 pés) de cabo não blindado, um filtro dv/dt ou um reator de saída torna-se uma prática padrão e não uma opção.

O resfriamento é a segunda restrição. Um motor TEFC auto-resfriado depende de um ventilador montado no eixo, e esse ventilador perde eficácia à medida que a velocidade cai. A operação contínua abaixo de cerca de 30 por cento da velocidade base geralmente requer um soprador alimentado separadamente ou um motor com operação de inversor construído para uma ampla faixa de torque constante.

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Eficiência e retorno: IE3 versus IE4 a 4.000 horas por ano

Com 4.000 horas de funcionamento por ano, um motor IE4 de 50 HP economiza cerca de US$ 360 em eletricidade em comparação com uma unidade IE2 mais antiga, que paga o prêmio de eficiência em dois a quatro anos com tarifas industriais típicas.

As porcentagens parecem inexpressivas e é exatamente por isso que são ignoradas. Um ganho de 1,1 ponto entre IE2 e IE3 é de 1.400 kWh por ano em uma única máquina de 50 HP, ou cerca de US$ 168. Pequeno por si só, mas real quando uma fábrica opera vinte deles em três turnos.

O ponto de carga é tão importante quanto a classe. Um motor funcionando com carga de 40% perde mais devido a perdas fixas e baixo fator de potência do que um motor funcionando com 75% a 85%. O método de partida acrescenta outro custo: a partida através da linha puxa de seis a oito vezes a corrente de carga total, o que pode desencadear cobranças de demanda ou reclamações de queda de tensão de equipamentos vizinhos. Um prático guia de eficiência e proteção para motores de baixa tensão vale a pena ler antes de finalizar a especificação.

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O que verificar antes de encomendar um motor de 50 HP

A maioria dos problemas do motor de 50 HP no comissionamento remontam a um detalhe de especificação e não a um defeito de fabricação. Uma breve verificação da placa de identificação e do equipamento acionado evita quase todos eles.

• Compare os amplificadores de carga total da placa de identificação com a faixa do relé de sobrecarga, não apenas com a potência.
• Confirme o número da estrutura, o diâmetro do eixo e o rasgo de chaveta em relação ao acoplamento ou polia existente.
• Verifique a tensão e a frequência de alimentação e se a planta funciona em 50 Hz ou 60 Hz.
• Verifique se o gabinete corresponde ao desenho de classificação de área.
• Solicite eficiência testada e fator de potência com carga de 75%, não apenas a classe nominal.
• Confirme se o motor está classificado para operação do inversor se um inversor for planejado agora ou mais tarde.
• Estabeleça o prazo de entrega e se os rolamentos sobressalentes e as juntas da caixa de terminais serão enviados com o pedido.

O prazo de entrega é a variável oculta. Estruturas de ferro fundido de 50 HP em tensões fora do padrão podem funcionar de oito a dezesseis semanas, e é por isso que as fábricas com serviço crítico mantêm um sobressalente na prateleira. A revisão de como motores comparáveis são implantados em fábricas semelhantes ajuda a definir uma política de peças sobressalentes sensata e aplicações de motores instalados em cimento, mineração e serviços químicos mostram com que frequência essas peças sobressalentes são realmente necessárias.

Perguntas frequentes sobre motores elétricos de 50 HP

Quantos amperes um motor elétrico de 50 HP consome?

Um motor de 50 HP consome 65 A a 460 V, 130 A a 230 V e 52 A a 575 V em plena carga, seguindo a Tabela NEC 430.250. A corrente real da placa de identificação pode variar em cerca de 5%, portanto a proteção contra sobrecarga deve sempre ser definida na placa de identificação e não na tabela.

Um motor de 50 HP é igual a 37 kW?

Sim. Um cavalo-vapor equivale a 0,746 kW, então 50 cv equivalem a 37,3 kW, e os fabricantes rotulam a classificação métrica equivalente como 37 kW. As placas de identificação NEMA e IEC descrevem a mesma saída do eixo em unidades diferentes.

Qual quadro NEMA é um motor de 50 HP?

Um motor de 50 HP e 1.800 rpm é normalmente um NEMA 326T com eixo de 2.125 polegadas, enquanto as versões de 3.600 rpm usam uma estrutura 284TS ou 324TS e as versões de 1.200 rpm usam um 364T. Os equivalentes IEC para a mesma classificação de 37 kW são geralmente 225M ou 250M.

Um motor padrão de 50 HP pode funcionar em um inversor de frequência?

Somente se for classificado para serviço de inversor. Os motores padrão podem tolerar a operação do inversor com cabos curtos e uma faixa de velocidade moderada, mas a tensão de isolamento, as correntes do eixo e o auto-resfriamento reduzido em baixa velocidade tornam um motor com operação de inversor ou com ventilação separada a escolha mais segura para operação contínua.