Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
motores eletricos
Tipologia: Notas de estudo
1 / 158
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Por
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia Elétrica da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia como requisito parcial à obtenção do grau de
Engenharia e Poesia
This work shows a proposal for the performance evaluation of induction engines on field, through the implementation of an appropriate methodology to the conditions found in a dedicated digital instrumentation on field.
The main electric characteristics and working principals of trifasic induction engines were evaluated, among the diverse types of electric engines that exist. It’s importance and its participation in electric energy consume were highlighted.
The lost of energy was described and classified, defining the meaning of performance in a trifasic induction engine. The main factors that can influence its performance were presented, highlighting the acceptable performance levels defined by the Brazilian norm NBR 7094 [8] for high production standard engines and the main parameters to be considered for the economic viability evaluation for engine retrofit projects.
Some existing methodologies for the production evaluation in induction engines were studied, focalizing the theoretic base of each one, their accuracy and invasively level, discussing the methods adopted by the Brazilian norms NBR 7094 [8] and NBR [9] and the American IEEE 112 [14] for its measurement.
Based on laboratory testing, the obtained experimental results were compared to select the most appropriate production evaluation methodologies in induction engines for the conditions offered to engines on field, discussing the accuracy of several conditions for the working of the engine. The methods that showed the best results were implemented in the dedicated electronic instrumentation.
igual ou inferior a 600 V, potência nominal igual ou inferior a 630 kW (856 cv), previstos para partida direta ou estrela-triângulo são classificados quanto às suas características de partida em cinco categorias definidas a seguir:
1- Motores da Categoria N – Segundo a NBR 7094 [08], os motores da categoria N são motores com conjugado de partida normal ou seja, que satisfazem os requisitos de partida descritos abaixo, previstos para partida direta, com 2, 4, 6 ou 8 pólos e de 0,37 kW (0,5 cv) a 630 kW (856 cv). Requisitos de Partida: Para estes motores o conjugado com rotor bloqueado, o conjugado mínimo de partida e o conjugado máximo, cada um expresso pela razão para o conjugado nominal, deve ter seus valores mínimos à tensão nominal conforme a Tabela 1 da NBR 7094[08]. Devem permitir a frio duas partidas consecutivas, com retorno ao repouso entre partidas, e uma partida a quente após ter funcionado nas condições nominais. O conjugado resistente devido à carga acionada é, em cada caso, proporcional ao quadrado da velocidade e igual ao conjugado nominal à velocidade nominal, para um momento de inércia externo dado na Tabela 3 da NBR 7094 [08]. Em cada caso, uma partida adicional é permitida somente se a temperatura do motor antes da partida não exceder a temperatura de equilíbrio térmico sob carga nominal
2- Motores da Categoria NY – Segundo a NBR 7094 [08], esta categoria inclui motores semelhantes aos de categoria N, porém previstos para partida estrela- triângulo. Para estes motores na ligação estrela, os valores mínimos do conjugado
com rotor bloqueado e do conjugado mínimo de partida são iguais a 25% dos valores indicados para os motores da categoria N, Tabela 1 da NBR 7094 [08]. Requisitos de Partida: Os requisitos de partida são os mesmos especificados para motores da categoria N. Adicionalmente, entretanto, um conjugado resistente reduzido é necessário, pois o conjugado de partida em “ estrela” pode ser insuficiente para acionar algumas cargas a uma velocidade aceitável.
3- Motores da Categoria H – Segundo a NBR 7094 [08], esta categoria inclui motores com conjugado de partida elevado, previstos para partida direta, com 4, ou 8 pólos e, potência nominal de 0,37 kW (0,5cv) a 160 kW (220cv). Requisitos de Partida: Para estes motores o conjugado com rotor bloqueado, o conjugado mínimo de partida e o conjugado máximo, cada um expresso pela razão para o conjugado nominal, deve ter seus valores mínimos à tensão nominal conforme a tabela 4 da NBR 7094[08]. Valores superiores são permitidos. Devem permitir a frio duas partidas consecutivas, com retorno ao repouso entre partidas, e uma partida a quente após ter funcionado nas condições nominais. O conjugado resistente devido à carga acionada é suposto ser constante, igual ao conjugado nominal e independente da velocidade, com uma inércia externa de 50 % dos valores descritos na Tabela 3 da NBR 7094 [08]. Em cada caso, uma partida adicional é permitida somente se a temperatura do motor antes da partida não exceder a temperatura de equilíbrio térmico sob carga nominal.
4- Motores da Categoria HY – Segundo a NBR 7094 [08], esta categoria inclui motores semelhantes aos de categoria H, porém previstos para partida estrela- triângulo. Para estes motores na ligação estrela, os valores mínimos do conjugadocom rotor bloqueado e do conjugado mínimo de partida são iguais a
características do local em que serão instalados e sua acessibilidade, devem oferecer um determinado nível de proteção contra substâncias agressivas ao motor. Por exemplo, um equipamento que deve ser instalado em local sujeito a jatos d`água, deve possuir um invólucro capaz de suportar tais jatos, sob determinados valores de pressão e ângulo de incidência, sem que haja penetração de água.
A norma NBR 6146 define os graus de proteção dos equipamentos elétricos por meio das letras características IP, seguidas por dois algarismos. O primeiro algarismo indica o grau de proteção contra a penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental Tabela 01.
Tabela 01 – 1o^ algarismo: indica o grau de proteção contra penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental
O segundo algarismo indica o grau de proteção contra a penetração de água no interior do motor Tabela 02.
Algarismo Indicação 0 Sem proteção 1 Corpos estranhos com dimensões acima de 50 mm 2 Corpos estranhos com dimensões acima de 12 mm 3 Corpos estranhos com dimensões acima de 2,5 mm 4 Corpos estranhos com dimensões acima de 1,0 mm 5 Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao motor 6 Totalmente protegido contra a poeira
1 o^ ALGARISMO
Tabela 02 – 2o^ algarismo: indica o grau de proteção contra penetração de água no interior do motor
De acordo com a norma NBR 6146, a qualificação do motor em cada grau, no que se refere a cada um dos algarismos, é bem definida através de ensaios padronizados.
Embora os algarismos indicativos de grau de proteção possam ser combinados de muitas maneiras, somente alguns tipos de proteção são normalmente empregados. São eles: IP21, IP22, IP23, IP44, IP55. Os três primeiros são motores abertos e os dois últimos são motores blindados. Para aplicações especiais mais rigorosas, são comuns também os graus de proteção IPW55 (proteção contra intempéries), IP (proteção contra água de vagalhões) e IP65 (totalmente protegido contra poeira). Outros graus de proteção para motores , mesmo porque qualquer grau de proteção atende plenamente aos requisitos dos inferiores (algarismos menores). Por exemplo, um motor com grau de proteção IP55 substitui com vantagens os motores IP12, IP22 ou IP23, apresentando maior segurança contra exposição acidental à poeira e água. Isto permite a padronização da produção em um único tipo que atenda a todos os casos, com vantagem adicional para o comprador nos casos de ambientes menos exigentes.
Algarismo Indicação 0 Sem proteção 1 Pingos de água na vertical 2 Pingos de água até a inclinação de 15 o^ com a vertical 3 Água de chuva até a inclinação de 60 o^ com a verticaL 4 Respingos de todas as direções 5 Jatos d`água de todas as direções 6 Água de vagalhões 7 Imerção temporária 8 Imerção permanente
2 o^ ALGARISMO
funcionamento a carga constante e de um período de funcionamento em vazio, não existindo período de repouso. Regime de funcionamento contínuo com frenagem elétrica (S7) - seqüência de ciclos de regimes idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, de um período de funcionamento a carga constante e de um período de frenagem elétrica, não existindo período de repouso. Regime de funcionamento contínuo com mudança periódica na relação carga/velocidade de rotação (S8) - seqüência de ciclos de regimes idênticos, cada qual consistindo de um período de partida e um período de funcionamento a carga constante, correspondendo a uma velocidade de rotação pré-determinada, seguidos de um ou mais períodos de funcionamento a outras cargas constantes, correspondentes a diferentes velocidades de rotação. Não existe período de repouso. Regime com variações não periódicas de carga e de velocidade (S9) – geralmente a carga e a velocidade variam não periodicamente, dentro da faixa de funcionamento admissível, incluindo freqüentemente sobrecargas aplicadas que podem ser muito superiores à condição de plena carga. Regime com cargas constantes distintas (S10) - com cargas constantes distintas, incluindo no máximo quatro valores distintos de carga (ou cargas equivalentes), cada valor sendo mantido por tempo suficiente para que o equilíbrio térmico seja atingido. A carga mínima durante um ciclo de regime pode ter o valor zero (funcionando em vazio ou repouso).
definido pela concessionária, compreendido entre 17 e 22 horas, de segunda à sexta feira, independente de ser ou não ser feriado. Este é um período crítico para o sistema de distribuição da concessionária devido a elevação de demanda da rede elétrica, possuindo tarifas mais elevadas Bortoni [20].
horas relativas ao horário de ponta anteriormente definido, acrescido do total das horas dos sábados e domingos Bortoni [20].
novembro de cada ano. Este período é classificado como seco porque não é o período de chuvas na região do São Francisco. Neste período a tarifa é mais cara Bortoni [20].
dezembro de um ano e abril do ano seguinte. Este período é classificado como úmido porque é o período de chuvas Bortoni [20].
JEC – Japonese Eletrotechnical Commitee IEC – International Eletrotechnical Commission NEMA – National Electrical Manufacturers Association IEEE – The Institute of Electrical and Eletronics Engineers NBR – Norma Brasileira Registrada
A tendência atual no Brasil é a diversificação de sua matriz energética, aumentando a geração a partir de fontes como o gás natural, derivados de petróleo, solar e eólica. Esta diversificação garante uma maior confiabilidade ao sistema elétrico do país, mas em contrapartida, encarece a tarifa de energia elétrica devido à utilização de tecnologias e fontes mais onerosas.
Os custos da expansão do sistema elétrico brasileiro foram avaliados entre US$ 47,00 e US$ 56,00 por MWh. Já os programas de conservação de energia apresentam custos variando de US$ 1,00 a US$ 49 por MWh MME [06]. O uso racional de energia implica então na possibilidade de adiar investimentos na geração, viabilizando a custo reduzido a ampliação do fornecimento, maior competitividade da energia elétrica em relação a outros insumos energéticos, e a conservação dos recursos naturais, bem como o desenvolvimento sustentado.
A indústria é o setor que mais consome energia elétrica em todo o mundo. No Brasil, aproximadamente 43% de toda energia gerada MME [06] é consumida pela indústria.
Os motores elétricos representam o uso final de energia elétrica mais importante, pois são responsáveis por cerca de 49% do consumo do setor industrial, representando então aproximadamente 21% do consumo global, sem considerar que outros usos finais como ar-condicionado, refrigeração, eletrodomésticos utilizam também motores como conversores de energia Guia Técnico Motor de Alto Rendimento,CEPEL, PROCEL, ELETROBRAS [04].
No setor comercial, os equipamentos mais significativos são acionados por motores elétricos, como os refrigeradores, aparelhos de ar condicionado e elevadores, que representam cerca de 37% do consumo do setor, contribuindo aproximadamente com mais 6% do consumo global de eletricidade Guia Técnico Motor de Alto Rendimento,CEPEL, PROCEL, ELETROBRAS [04].
Considerando os dois setores restantes, rural e governamental (que representam juntos uma demanda de 14%) e ainda diversas outras aplicações, podemos afirmar que no Brasil os motores elétricos são responsáveis por, no mínimo, 35% do consumo global de energia elétrica do país.
Se considerarmos que o consumo global de energia elétrica no Brasil durante o ano de 2000 foi de 305.570 GWh MME [06], podemos estimar que só os motores elétricos processaram mais de 97.000 GWh.
No Brasil, o parque industrial foi implantado em uma realidade diferente da atual, quando a energia elétrica era um insumo barato e relativamente abundante. O setor industrial é o menos explorado até o momento pelos programas de eficiência energética. Hoje, como os motores elétricos são responsáveis por mais de 30% do processamento total da energia elétrica consumida, a adoção de medidas que possibilitem o aumento da eficiência na operação de motores pode produzir uma razoável economia de energia.
É comum encontrar em indústrias que estão funcionando a mais de 15 anos, motores superdimensionados para a carga que acionam e/ou que já foram rebobinados, perdendo as características elétricas inicialmente definidas pelo seu fabricante. Nesta realidade, projetos de eficiência energética para a indústria têm grande potencial de redução de custos operacionais e de manutenção em motores. Normalmente, são realizados estudos para verificar a viabilidade técnica e econômica de projetos de retrfit de motores, ou seja da troca dos motores existentes da linha padrão por motores novos de uma linha especial de maior rendimento, adequando o novo motor a real necessidade da carga acionada. A viabilidade econômica destes projetos depende da diferença de rendimento entre os dois motores, do tempo de vida do motor existente, da adequação deste motor à carga acionada e do seu tempo de funcionamento. A exatidão da metodologia
