{"id":16285,"date":"2026-10-10T08:30:26","date_gmt":"2026-10-10T08:30:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/?post_type=posts&#038;p=16285"},"modified":"2026-10-10T08:40:39","modified_gmt":"2026-10-10T08:40:39","slug":"field-weakening-speed-control-in-crane-drive-system","status":"publish","type":"posts","link":"https:\/\/www.hndfcrane.com\/pt\/posts\/field-weakening-speed-control-in-crane-drive-system\/","title":{"rendered":"Controle de velocidade por enfraquecimento de campo em sistemas de acionamento de guindastes: princ\u00edpios e implementa\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-rank-math-toc-block\" id=\"rank-math-toc\"><p>\u00cdndice<\/p><nav><ul><li><a href=\"#principle-of-field-weakening-speed-control\">Princ\u00edpio do Controle de Velocidade de Enfraquecimento de Campo<\/a><\/li><li><a href=\"#field-weakening-curve-and-load-weight-detection\">Curva de enfraquecimento de campo e detec\u00e7\u00e3o de peso de carga<\/a><ul><li><a href=\"#method-1-load-detection-by-weighing-sensor\">M\u00e9todo 1: Detec\u00e7\u00e3o de carga por sensor de pesagem<\/a><\/li><li><a href=\"#method-2-load-estimation-by-motor-current\">M\u00e9todo 2: Estimativa de carga pela corrente do motor<\/a><\/li><\/ul><\/li><li><a href=\"#siemens-implementation-and-retrofit-notes\">Notas de Implementa\u00e7\u00e3o e Retrofit da Siemens<\/a><\/li><\/ul><\/nav><\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1536\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Field-Weakening-Speed-Control-in-Crane.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16297\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p>O controle de velocidade por enfraquecimento do campo magn\u00e9tico em motores de guindaste \u00e9 frequentemente utilizado em mecanismos de i\u00e7amento para melhorar a efici\u00eancia operacional. A ideia b\u00e1sica \u00e9 simples: o motor opera na velocidade m\u00e1xima em condi\u00e7\u00f5es de vazio, opera na velocidade nominal sob carga pesada e utiliza uma curva de enfraquecimento do campo magn\u00e9tico calculada para determinar a velocidade adequada para cargas intermedi\u00e1rias entre a carga pesada e o vazio.<\/p>\n\n\n\n<p>Para acionamentos de guindastes de ponte rolante e p\u00f3rtico, isso ajuda a aumentar a velocidade de eleva\u00e7\u00e3o em condi\u00e7\u00f5es de carga zero ou leve, reduzir o tempo de i\u00e7amento, encurtar o ciclo de trabalho e melhorar a produtividade do equipamento.<\/p>\n\n\n\n<p>Algumas aplica\u00e7\u00f5es especiais devem seguir seus pr\u00f3prios dados de projeto. Por exemplo, em um guindaste p\u00f3rtico para constru\u00e7\u00e3o naval, se as velocidades sem carga, com meia carga e com carga total forem de 3, 6 e 9 m\/min, respectivamente, e a taxa de enfraquecimento do campo do motor n\u00e3o puder atingir tr\u00eas vezes a velocidade nominal, a velocidade de opera\u00e7\u00e3o com carga total poder\u00e1 ser inferior \u00e0 velocidade nominal.<\/p>\n\n\n\n<p>A discuss\u00e3o a seguir utiliza guindastes de cais para cont\u00eaineres e descarregadores de navios como exemplos, pois ambos possuem altos requisitos de efici\u00eancia. A carga de um mecanismo de i\u00e7amento n\u00e3o atinge a carga nominal em todos os ciclos. Para um guindaste de cais para cont\u00eaineres, o peso do cont\u00eainer geralmente varia entre 3 e 40 toneladas, dependendo da carga em seu interior. Quando a carga \u00e9 pesada, a velocidade de eleva\u00e7\u00e3o \u00e9 menor. Quando a carga \u00e9 leve, a velocidade de eleva\u00e7\u00e3o pode ser aumentada, reduzindo o tempo de ciclo do ponto de vista do equipamento.<\/p>\n\n\n\n<p>As condi\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00e3o de um descarregador de navios s\u00e3o relativamente simples. Durante a fase de escotilha cheia, o descarregamento com a garra geralmente ocorre pr\u00f3ximo \u00e0 carga m\u00e1xima. Quando a garra se abre, o mecanismo opera sob carga leve, portanto o sistema necessita principalmente de faixas de alta e baixa velocidade. Durante a fase de limpeza, o peso do material agarrado a cada vez varia bastante. Nessas condi\u00e7\u00f5es, a opera\u00e7\u00e3o em alta velocidade com carga leve pode reduzir significativamente o ciclo de trabalho.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"principle-of-field-weakening-speed-control\">Princ\u00edpio do Controle de Velocidade de Enfraquecimento de Campo<\/h2>\n\n\n\n<p>Conforme ilustrado na Figura 1-1, a linha cont\u00ednua representa a rela\u00e7\u00e3o entre velocidade e pot\u00eancia, enquanto a linha tracejada representa a rela\u00e7\u00e3o entre velocidade e torque de sa\u00edda.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando o motor acelera de velocidade zero at\u00e9 a velocidade nominal n_N, a pot\u00eancia de sa\u00edda do motor \u00e9 proporcional \u00e0 velocidade, enquanto o torque de sa\u00edda permanece no valor nominal. Essa faixa \u00e9 chamada de faixa caracter\u00edstica de torque constante.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando o motor opera da velocidade nominal n_N at\u00e9 a velocidade m\u00e1xima n_max, a pot\u00eancia de sa\u00edda do motor permanece constante na pot\u00eancia nominal, enquanto o torque de sa\u00edda \u00e9 inversamente proporcional \u00e0 velocidade. Essa faixa \u00e9 chamada de faixa caracter\u00edstica de pot\u00eancia constante.<\/p>\n\n\n\n<p>As curvas S1, S3-60%, S3-40% e S3-25% na Figura 1-1 est\u00e3o relacionadas ao desempenho do motor e s\u00e3o mostradas apenas como exemplos.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando a carga atinge a carga nominal, o motor opera abaixo da velocidade nominal e permanece na faixa de torque constante. O torque de sa\u00edda pode permanecer constante, enquanto a pot\u00eancia de sa\u00edda depende da velocidade do motor.<\/p>\n\n\n\n<p>Quando a carga est\u00e1 abaixo da carga nominal, o motor pode entrar na faixa de enfraquecimento de campo e operar acima da velocidade nominal. Nessa faixa de pot\u00eancia constante, a pot\u00eancia de sa\u00edda permanece constante e o torque de sa\u00edda diminui \u00e0 medida que a velocidade do motor aumenta.<\/p>\n\n\n\n<p>No projeto, a curva caracter\u00edstica de limite de tens\u00e3o e o limite de velocidade mec\u00e2nica devem ser considerados cuidadosamente. A opera\u00e7\u00e3o real deve manter uma margem razo\u00e1vel em rela\u00e7\u00e3o a esses limites.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"900\" height=\"573\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Motor-Power-Characteristics-and-Output-Torque-Curves.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16294\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Caracter\u00edsticas de pot\u00eancia do motor e curvas de torque de sa\u00edda<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"field-weakening-curve-and-load-weight-detection\">Curva de enfraquecimento de campo e detec\u00e7\u00e3o de peso de carga<\/h2>\n\n\n\n<p>A curva de enfraquecimento de campo pode ser calculada a partir do desempenho mec\u00e2nico e geralmente \u00e9 fornecida pelo fabricante original do equipamento (OEM). Ap\u00f3s a obten\u00e7\u00e3o da curva de enfraquecimento de campo, ela pode ser configurada no programa de controle com uma certa margem, como 5%.<\/p>\n\n\n\n<p>A premissa do controle de velocidade dependente da carga \u00e9 a detec\u00e7\u00e3o precisa do peso da carga. Na pr\u00e1tica, a detec\u00e7\u00e3o da carga costuma ser um dos pontos mais dif\u00edceis.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"method-1-load-detection-by-weighing-sensor\">M\u00e9todo 1: Detec\u00e7\u00e3o de carga por sensor de pesagem<\/h3>\n\n\n\n<p>Durante a acelera\u00e7\u00e3o de i\u00e7amento, o programa do CLP calcula o peso da carga a partir da sa\u00edda anal\u00f3gica do sensor de pesagem. Em seguida, calcula a refer\u00eancia de velocidade do motor a partir do peso da carga e da curva de enfraquecimento do campo, enviando essa refer\u00eancia ao inversor para que o motor funcione na velocidade calculada.<\/p>\n\n\n\n<p>No entanto, os dados dos sensores de pesagem podem sofrer varia\u00e7\u00f5es, e a precis\u00e3o da medi\u00e7\u00e3o \u00e9 dif\u00edcil de garantir. Isso cria um alto risco. Se a velocidade de enfraquecimento do campo calculada for imprecisa, a velocidade pode ser excessiva, enquanto o torque de sa\u00edda do motor do guincho pode ser insuficiente. Isso pode levar a um acidente por perda de controle, como excesso de velocidade.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"method-2-load-estimation-by-motor-current\">M\u00e9todo 2: Estimativa de carga pela corrente do motor<\/h3>\n\n\n\n<p>Para solucionar o problema de precis\u00e3o dos sensores de pesagem, um m\u00e9todo comum de estimativa de carga pode ser implementado no programa do CLP. A corrente do motor do guincho pode ser usada para calcular o peso da carga. Em opera\u00e7\u00e3o est\u00e1vel do motor, o torque de sa\u00edda do motor \u00e9 proporcional ao peso da carga, e a corrente do motor \u00e9 aproximadamente proporcional ao torque de sa\u00edda. Portanto, a corrente do motor pode ser usada para estimar o peso da carga.<\/p>\n\n\n\n<p>Conforme mostrado na Fig. 1-2, durante a acelera\u00e7\u00e3o, o torque de sa\u00edda do motor inclui quatro partes, e M_LOAD \u00e9 proporcional \u00e0 carga.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1011\" height=\"500\" src=\"https:\/\/www.hndfcrane.com\/wp-content\/uploads\/2026\/10\/Field-Weakening-Speed-Control-\u2013-Motor-Output-Torque-Diagram.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-16295\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Controle de velocidade por enfraquecimento de campo \u2013 Diagrama de torque de sa\u00edda do motor<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>O coeficiente de proporcionalidade K entre a corrente do motor A e a carga T deve ser determinado por meio de medi\u00e7\u00e3o real durante o comissionamento:<\/p>\n\n\n\n<p>T = K x A<\/p>\n\n\n\n<p>O m\u00e9todo de medi\u00e7\u00e3o \u00e9 o seguinte:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>Levante uma carga conhecida T_LOAD at\u00e9 que ela fique suspensa acima do solo e, em seguida, acelere-a do repouso at\u00e9 a velocidade base ou velocidade nominal.<\/li>\n\n\n\n<li>Obtenha a corrente do motor A. A amostragem da corrente deve ser realizada durante a fase de acelera\u00e7\u00e3o, pois a velocidade de enfraquecimento do campo precisa ser calculada a partir do peso da carga durante a acelera\u00e7\u00e3o. Para melhorar a precis\u00e3o dos dados, recomenda-se a amostragem no meio da acelera\u00e7\u00e3o. Por exemplo, se o tempo de acelera\u00e7\u00e3o de zero at\u00e9 a velocidade base for de 3 segundos, a amostragem pode come\u00e7ar ap\u00f3s 1,5 segundos de opera\u00e7\u00e3o. Realize uma amostragem a cada 100 ms, colete 5 amostras no total e use a m\u00e9dia das 5 amostras como a corrente do motor A_M.<\/li>\n\n\n\n<li>Calcule K: K = T_LOAD \/ A_M<\/li>\n\n\n\n<li>Durante a opera\u00e7\u00e3o real, leia o valor atual A usando o mesmo m\u00e9todo. Em seguida, calcule o peso da carga por T = K x A e combine o resultado com a curva de enfraquecimento do campo para calcular a velocidade de enfraquecimento do campo do motor.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Pontos importantes:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>Por seguran\u00e7a, se a amostragem atual falhar ou o resultado da amostragem for incerto, o motor deve funcionar apenas na velocidade nominal.<\/li>\n\n\n\n<li>A velocidade de enfraquecimento do campo calculada durante o i\u00e7amento tamb\u00e9m pode ser usada como refer\u00eancia para o abaixamento.<\/li>\n\n\n\n<li>Ap\u00f3s o t\u00e9rmino de cada ciclo de trabalho, a velocidade de enfraquecimento do campo deve ser redefinida para a velocidade nominal. A refer\u00eancia de velocidade deve ser atualizada somente ap\u00f3s o rec\u00e1lculo de uma velocidade de enfraquecimento de campo v\u00e1lida.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"siemens-implementation-and-retrofit-notes\">Notas de Implementa\u00e7\u00e3o e Retrofit da Siemens<\/h2>\n\n\n\n<p>Os primeiros sistemas da Siemens utilizavam placas de tecnologia como a T300, que integrava a fun\u00e7\u00e3o de controle de velocidade por enfraquecimento de campo. Os usu\u00e1rios precisavam apenas de um desenvolvimento de aplica\u00e7\u00e3o simples e de um cuidadoso comissionamento no local antes do uso. A T300 era instalada ao lado da placa CUVC na caixa eletr\u00f4nica do Masterdrive 6SE70, e um EPROM era inserido na T300, de modo que o programa era armazenado no EPROM.<\/p>\n\n\n\n<p>Com o sistema de acionamento SINAMICS mais recente, a Siemens desenvolveu o pacote de software de controle de guindastes SIMOCRANE na plataforma SIMOTION. Ele inclu\u00eda programas de tecnologia para guindastes, como o controle de velocidade por enfraquecimento de campo. Com a descontinua\u00e7\u00e3o do SIMOTION, o SIMOCRANE foi transferido para a plataforma de hardware CU320 e ainda oferece suporte ao controle de velocidade por enfraquecimento de campo.<\/p>\n\n\n\n<p>Projetos de moderniza\u00e7\u00e3o exigem aten\u00e7\u00e3o especial. O T300 n\u00e3o pode ser usado em um sistema SINAMICS, portanto, suas fun\u00e7\u00f5es devem ser migradas para um PLC, CU320 ou outra plataforma. Caso contr\u00e1rio, um guindaste com fun\u00e7\u00e3o de enfraquecimento de campo pode ser modificado para um guindaste com apenas duas velocidades: alta e baixa.<\/p>\n\n\n\n<p>Ap\u00f3s compreender o princ\u00edpio de funcionamento e o m\u00e9todo de implementa\u00e7\u00e3o, a equipe do projeto pode decidir se desenvolve a fun\u00e7\u00e3o de forma independente ou se adquire um pacote de software consolidado. Para aplica\u00e7\u00f5es de engenharia, \u00e9 importante n\u00e3o apenas saber o que a fun\u00e7\u00e3o faz, mas tamb\u00e9m entender por que ela funciona.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"O controle de velocidade por enfraquecimento do campo magn\u00e9tico em motores de guindaste \u00e9 frequentemente utilizado em mecanismos de i\u00e7amento para melhorar a efici\u00eancia operacional. 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