Encoder para motor elétrico e inversor de frequência

O encoder para motor é o encoder montado na traseira do motor elétrico, na ponta do eixo. Ele devolve ao inversor de frequência, ou ao drive, a velocidade real e o sentido de giro, e o acionamento passa a trabalhar em malha fechada: compara o que pediu com o que o motor faz e corrige. Para medir a velocidade, a Dynapar aponta o encoder de eixo vazado como a montagem preferida na indústria: o eixo do motor passa por dentro dele, e uma lâmina presa ao motor impede que a carcaça gire junto. O HS35N da Dynapar é desse tipo: o datasheet o descreve como feito para instalar em motores e eixos de máquinas sem acoplamento, suporte ou flange.

Para que serve o encoder no motor?

Sem encoder, o inversor estima a rotação pelo que ele mesmo manda ao motor. Com encoder, ele lê a rotação de verdade. Isso importa quando a carga muda e a velocidade não pode mudar junto, ou quando dois eixos andam em sincronismo.

A Dynapar separa o encoder de motor pelo tipo de motor:

• Motor de indução CA, muito usado em automação por ser econômico e robusto: o encoder controla a velocidade com precisão e costuma precisar de grau de proteção, resistência a choque e vibração mais altos.
• Servomotor: o encoder pode ser incremental, absoluto ou modular, conforme a resolução e a precisão pedidas.
• Motor de passo: um encoder incremental fecha a malha quando a aplicação pede controle de velocidade.
• Motor CC: o encoder mede a rotação do rotor para o drive controlar a velocidade.

Esta página trata do primeiro caso, o encoder que se monta por fora, no motor de indução com inversor. A diferença entre incremental e absoluto está em encoder incremental ou absoluto. Os tipos de encoder e as linhas para outras máquinas estão em encoder rotativo.

Eixo vazado, eixo sólido ou sem rolamento: qual montagem usar?

Segundo a Dynapar, o eixo vazado aceita uma tolerância maior no comprimento do eixo, e a lâmina absorve parte do choque e da vibração. A montagem sem rolamento aparece em motores grandes de papel, aço e pontes rolantes: é o caso do RT8, magnético, para face C de 8,5" e furo de 5/8" a 2 7/8".

O eixo sólido continua valendo quando o motor tem uma ponta de eixo livre e flange para o encoder. Nesse caso, o manual da Dynapar pede acoplamento flexível: preso de forma rígida, o encoder pode falhar. O B58N tem as duas formas, de eixo sólido e de eixo vazado de 8 a 15 mm, com fixação dianteira ou traseira.

Como o encoder de eixo vazado se prende ao motor?

A fixação é o ponto que mais muda de um motor para outro. No HS35N, ela é um campo do código:

• face C NEMA de 4 1/2": lâmina com parafuso de 3/8" num diâmetro de 5,88";
• face C NEMA de 8 1/2": lâmina com parafuso de 1/2" num diâmetro de 7,25";
• tampa de ventilação: lâmina maior, presa na grade do ventilador de motores CA, num raio de 2,5" a 4";
• sem suporte, no código 0, para quem já tem a fixação.

O HS35R tem as mesmas ideias em kits: lâmina para face C, lâmina para a tampa do ventilador e braço de torque. Na Hengstler, o RI64 usa lâmina e anel de aperto na frente ou atrás, e o RI58 tem as versões de eixo vazado RI58-D e RI58-G, que a Hengstler indica para motores e atuadores.

Três cuidados na montagem:

• O comprimento do eixo do motor. No HS35R e no HS35iQ, a ponta do eixo precisa ter pelo menos 1,25"; o recomendado é 1,60".
• A lâmina livre. O manual da Dynapar avisa: travar a flexão da fixação causa falha de rolamento, no encoder ou no motor.
• O lado da montagem. Encoder de eixo vazado montado ao contrário inverte o sentido de giro que o inversor enxerga. Segundo a Dynapar, a correção é trocar os fios A e B, no sinal simples, ou A e A-, no diferencial. No HS35N, o código já permite pedir a defasagem inversa.

Por que o encoder de motor com inversor precisa de isolamento?

O inversor de frequência chaveia em alta frequência e induz correntes no eixo, no rotor e na carcaça do motor. Segundo a Dynapar, essas correntes procuram caminho pelos rolamentos e danificam as esferas dentro das pistas, no motor e no encoder. No encoder de eixo sólido, o acoplamento já separa os dois eixos. No eixo vazado, o encoder abraça o eixo do motor, e o isolamento precisa vir do próprio encoder ou da montagem.

Por isso, as séries feitas para motor trazem o furo isolado:

• HS35R: furo de 6 a 28 mm, eletricamente isolado, com isolador de epóxi reforçado com fibra de vidro;
• HS35iQ: furo de 6 a 28 mm, eletricamente isolado;
• RI64: eixo isolado, que a Hengstler descreve como proteção contra as correntes de eixo.

A Dynapar recomenda ainda a escova de aterramento no eixo do motor, que leva a corrente direto para a carcaça, e, na montagem de eixo vazado, insertos e arruelas isolantes. O datasheet do HS35N não traz furo isolado: nele, a proteção vem da escova e da montagem.

O que o inversor precisa do encoder?

A placa de encoder do inversor define três coisas: a tensão, o tipo de saída e a frequência máxima.

• Tensão e saída. A saída HTL acompanha a alimentação (no HS35N, de 5 a 26 V); a TTL sai em 5 V. Confira no manual do inversor qual entrada a placa tem e que tensão ela fornece ao encoder.
• Canais. Para saber o sentido de giro, o inversor precisa de A e B. As saídas diferenciais, com A-, B- e Z-, aguentam melhor o ruído de um painel com inversor.
• Frequência. O PPR multiplicado pela rotação não pode passar da frequência da placa nem da do encoder. Um encoder de 1.024 PPR num motor a 3.600 RPM gera 61.440 pulsos por segundo; com 2.048 PPR, são 122.880, perto dos 125 kHz típicos do HS35N.

Na troca, o número de pulsos programado no inversor tem de ser o do encoder novo. A conta da resolução está em como escolher um encoder.

Qual encoder Dynapar ou Hengstler usar no motor?

O HS35iQ avisa antes da parada: os LEDs indicam problema de sinal, tensão baixa, temperatura, cabo, eixo escorregando no aperto e sobrevelocidade. Para motores com muito choque e vibração, veja também o encoder heavy duty.

Como evitar ruído no cabo do encoder do motor?

O cabo do encoder corre no mesmo painel que os cabos de potência do inversor, e é por ele que entra a maior parte do ruído. O manual de instalação da Dynapar pede:

• cabo blindado, com a blindagem aterrada só do lado do inversor ou do equipamento que recebe o sinal, nunca nas duas pontas;
• conduíte próprio, a pelo menos 30 cm de outros cabos, longe dos cabos do motor, de contatores e de solenoides;
• alimentação regulada, dentro de ±5% no encoder;
• nada de ligar ou desligar o conector com o encoder energizado.

Para trocar só o cabo, o chicote para encoders sai montado sob código, com o conector do encoder numa ponta e a outra pronta para o borne do inversor.

Como trocar o encoder do motor sem erro?

O código da etiqueta diz o furo, a fixação, a saída e a conexão. No HS35N, por exemplo, o HS35N102493CR0 é a versão de 1.024 PPR, furo de 15 mm, fixação na tampa de ventilação, saída de 5 a 26 V e conector militar de 10 pinos.

Em motores de fabricantes de máquina, o encoder pode ter código próprio. Os códigos B58N1024S6CWES e B58N1024XSCWES, usados em equipamentos SEW, e o B58N1024WFFD00, usado em equipamentos WEG, têm letras fora da tabela pública do B58N: são versões especiais, e a equipe confere pelo código e pela aplicação. SEW e WEG são marcas dos seus titulares; os códigos aparecem aqui só para identificar a peça.

Para cotar, mande:

• o código da etiqueta do encoder, ou a foto dela;
• a foto do encoder montado, com a lâmina ou o braço de torque à mostra;
• o diâmetro e o comprimento da ponta do eixo do motor;
• a placa do motor e o modelo do inversor, se for projeto novo;
• a saída (HTL ou TTL) e o número de pulsos programado no inversor.

Resumo

Vai trocar o encoder de um motor ou montar um acionamento novo? Mande a foto da etiqueta, a foto da fixação e a medida do eixo pelo WhatsApp ou pelo formulário desta página.