Motores Elétricos - Comando e Proteção, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Elétrica

Baixe Motores Elétricos - Comando e Proteção e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! CTC MI V3 T Centro de Treinamento de Clientes MÓDULO 1 Comando e Proteção ic ii Bo ue Módulo 1 - Comando e Proteção E * « Material sujeito a alterações sem prévio aviso!” CTC - Centro de Treinamento de Clientes 2 Módulo 1 - Comando e Proteção 1.8.1 Áreas de Risco 1.8.2 Atmosfera Explosiva 1.8.3 Classificação das Áreas de Risco 1.8.3.1Classes e Grupos das Áreas de Risco 1.8.4 Classes de Temperatura 1.8.5 Equipamentos Para Áreas de Risco 1.8.6 Equipamentos de Segurança Aumentada (Proteção Ex-e) DONA E WAS vio 1.8.7 Equipamentos com Invólucros a Prova de Explosão (Proteção Ex-d) 124 1.9 Características Construtivas 125 1.9.1 Dimensões 125 1.9.2 Formas Construtivas Normalizadas 127 1.9.3 Motores com Flange 130 1.9.4 Pintura 133 1.9.5 Vibração 135 1.9.5.1 Suspensão Livre 135 1.9.5.2Chaveta 135 1.9.5.3Pontos de Medição. 135 1.9.6 Balanceamento 137 1.9.6. 1Definição 137 1.9.6.2Tipos de Balanceamento 137 1.9.7 Aterramento 138 1.9.7.1 Finalidade do Aterramento 138 1.9.7.2Bitolas Mínimas de Condutores de Aterramento 139 1.9.8 Elementos de Transmissão 139 1.9.8.1Esforços Axiais e Radiais 142 1.9.8.2Cálculo da Força Radial em Acoplamento por Polias e Correias 146 1.9.9 Placa de Identificação 147 1.9.9.1Motor de Alta Tensão (Linha WEG Máquinas Ltda.) 147 1.9.9.2Motor de Baixa Tensão (Linha WEG Motores Ltda.) 147 1.10 Seleção e Aplicação dos Motores Elétricos Trifásicos 148 1.10.1Guia de Seleção do Tipo de Motor Para Diferentes Cargas 153 1.11 Ensaios 154 1,11.1Ensaios de Rotina 154 1.11.2Ensaios de Tipo 154 1.11.3Ensaios Especiais 155 1.11.4Laboratório de Ensaios da WEG Máquinas para Motores de Alta Tensão 155 2 Especificação de Motores Elétricos 157 2.1 Potência Nominal 157 2.2 Conjugado Resistente da Carga 159 2.2.1 Conjugado Constante 159 2.2.2 Conjugado Linear 160 2.2.3 Conjugado Quadrático 160 2.2.4 Conjugado Hiperbólico 161 2.2.5 Conjugados Não Definidos 162 2.3 Conjugado Resistente Médio da Carga 163 2.4 Momento de Inércia da Carga 165 2.5 Conjugado x Velocidade do Motor 166 2.5.1 Conjugado Básico 166 2.5.2 Conjugado Nominal ou de Plena Carga 166 2.5.3 Conjugado Com Rotor Bloqueado 167 2.5.4 Conjugado Mínimo 167 CTC - Centro de Treinamento de Clientes 5 Módulo 1 - Comando e Proteção E 2.5.5 Conjugado Máximo. 2.6 Conjugado Motor Médio 2.7 Tempo de Rotor Bloqueado (tp) 2.7.2 Tempo de Aceleração 28.1 Definições 2.8.1.1Ventiladores 2.8.1.2Bombas 2.8.5 Tempo de Aceleração 2.8.6 Exemplos 2.8.6.1 Ventilador 2.8.6.2Bombas 2.9.1 Compressor 2.9.1.1Definições 2.9.5 Tempo de Aceleração 2.9.6 Exemplos 2.10.1Talhas 2.10.1.1 Definições 2.10.7Categoria do Motor 2.10.8Tempo de Aceleração 2.10.9Corrente Equivalente 167 2.5.6 Fatores de Correção dos Conjugados em Função da Tensão 168 169 171 2.7.1 Tempo de Rotor Bloqueado em Relação a Classe Isolante 171 172 2.7.3 Potência Dinâmica ou de Aceleração 174 2.8 Especificação de Motores Para Ventiladores e Bombas 176 176 176 176 2.8.2 Critérios Para Selecionar o Motor que Irá Acionar a Carga 176 2.8.2.1Características da Rede de Alimentação 176 2.8.2.2Características do Ambiente 176 2.8.2.3Características Construtivas. 176 2.8.2.4Características do Ventilador 177 2.8.2.5Características da Bomba 177 2.8.3 Determinação da Velocidade do Motor 177 2.8.4 Potência Nominal ou de Serviço da Carga 178 2.8.4.1Conhecendo a vazão e a pressão total 178 2.8.4.2Conhecendo-se o Conjugado Nominal da Carga 179 2.8.4.3Conhecendo-se a Vazão e a Altura Manométrica da Bomba 179 179 182 182 185 2.9 Especificação de Motores para Compressores 190 190 190 2.9.2 Critérios Para Selecionar o Motor que Irá Acionar o Compressor 190 2.9.2.1 Características da Rede de Alimentação 190 2.9.2.2Características do Ambiente 190 2.9.2.3Características Construtivas. 190 2.9.2.4Características do Compressor 191 2.9.3 Determinação da Velocidade do Motor 191 2.9.4 Potência Nominal ou de Serviço do Motor 191 192 193 2.10 Especificação de Motores Para Talhas 197 197 197 2.10.2Critérios Para Selecionar o Motor que Irá Acionar a Talha 197 2.10.2.1 Características da Rede de Alimentação 197 2.10.2.2 Características do Ambiente 197 2.10.2.3 Características Construtivas 197 2.10.2.4 Características da Talha 198 2.10.3Determinação da Velocidade do Motor 198 2.10.4Determinação do Conjugado Nominal Requerido Pela Talha (Cc) 198 2.10.5Potência Nominal ou de Serviço do Motor 199 2.10.6Regime de Trabalho do Motor 200 200 201 202 2.10.10 Roteiro de Especificação do Motor 203 CTC - Centro de Treinamento de Clientes 6 Módulo 1 - Comando e Proteção [en 2.10.11 Roteiro de especificação do motor quando não se conhece os dados para o cálculo da 210.12 Exemplo 3.1 Introdução 3.2 Instruções Básicas 3.2.1 Instruções Gerais 3.2.2 Fomecimento 3.2.3 Armazenagem 3.3 Instalação 3.3.1 Aspectos Mecânicos 3.3.1.1Fundações 3.3.1.3Alinhamento 3.3.1.4Acoplamento 3.3.2 Aspectos Elétricos 3.3.3 Entrada em Serviço 3.4 Manutenção 34.1 Limpeza 34.2 Lubrificação 3.6.1 Motores Trifásicos 3.6.2 Motores Monofásicos 4.2 Dispositivos de Proteção 5.1 Fusíveis 5.1.1.1Classificação 5.1.2 Fusíveis de Comando 5.2 Contatores corrente máxima admissível 203 203 3 Manutenção de Motores Elétricos 209 209 209 209 209 209 212 212 212 3.3.1.2Tipos de Bases 213 214 215 21 3.3.2.1 Sistemas de Alimentação 221 225 3.3.3.1 Exame Preliminar 225 3.3.3.2Partida Inicial 226 3.3.3.3Funcionamento 226 3.3.3.4Desligamento 226 227 227 227 3.4.2. Intervalos de Lubrificação 228 3.4.2.2Qualidade e Quantidade de Graxa 228 3.4.2.3Instruções para Lubrificação 229 3.4.2. 4Substituição de Rolamentos 230 3.4.3 Recomendações Gerais 233 3.5 Falhas em Motores Elétricos 234 3.5.1 Análise de Causas e Defeitos de Falhas em Motores Elétricos 234 3.6 Danos em Enrolamentos de Motores Elétricos de Indução 236 236 239 Análise dos Dispositivos Elétricos Utilizados em Baixa Tensão 242 4.1 Dispositivos de Seccionamento 243 244 Características e Especificação dos Componentes das Chaves de Partida WEG 245 245 5.1.1 Fusíveis de Força (D OU NH) 245 246 2Curvas Tempo x corrente de Fusíveis weg 247 .1.1.3Dimensionamento 249 5.1.1.4Exemplo de Cálculo: 251 253 5.1.2.1Dimensionamento 253 258 258 5.2.1 Definição (de norma): CTC - Centro de Treinamento de Clientes 7 5.10 | Disjuntor 5.10.1 Funcionamento 5.10.2Capacidade de Interrupção 5.10.3Categoria de Utilização para Disjuntores 5.10.4Classificação dos Disjuntores 5.10.4.1 Sob o ângulo de funcionamento, podemos classificá-los em três classes denominadas Módulo 1 - Comando e Proteção WB 332 332 333 333 334 standard, limitadores e seletivos. 334 5.10.4.2 Pode-se classificar os disjuntores, também, sob o ponto de vista de aplicação em: 335 5.10.5Disparadores em Disjuntores 336 5.10.6Vida Útil e Frequência de Manobra 336 5.10.7Contatos Auxiliares 337 5.10.8Tipos de Disjuntores 337 5.10.8.1 Disjuntores Ligados Diretamente à Carga 338 5.10.8.2 Disjuntores de Distribuição 338 5.10.8.3 Disjuntores de Acoplamento 338 511 Seletividade entre Dispositivos de Proteção em Baixa Tensão 339 5.11.1 Fusíveis Ligados em série com fusíveis 339 5.11.2Fusíveis Ligados em Série com Disjuntores 339 5.11.3Disjuntor em Série com Fusível 340 512 Análise e Determinação do Nível de Curto-Cicuito 342 5.12. Introdução 342 5.12.2Análise do Curto-Circuito Trifásico “Tripolar” 342 5.12.3Valores médios de impedância e resistência de transformadores 346 5.12.4Cálculo de Curto-Circuito pelo Método Simplificado 346 5.12.5Determinação das Resistências Adicionais do Sistema 346 5.12.6Grandezas para a Especificação 348 5.12.6.1 Corrente Nominal 348 5.12.6.2 Tensão Nominal 348 5.12.6.3 Valor eficaz da Corrente de Curto-Circuito Ik 348 513 Exercício de aplicação de dimensionamento de nível de curto-circuito. 349 5.14 Linha de Disjuntores em Caixa Moldada WEG 354 5.14.1 Características: 354 5.14.2Etiqueta de Identificação: 355 5.14.3Dados complementares para a seleção de disjuntores: 356 5.14.4Funções adicionais da linha WEG: 357 5.14.5Acessórios 357 5.14.6Disjuntores Para a Proteção de Circuitos de Motores (DWM) 361 5.14.7Disjuntores Para a Proteção de Geradores (DWG) 361 5.14.8Chave de Transferência Motorizada - CTM 361 5.14.9Interruptores - IWA 361 515 Codificação e Seleção de Disjuntores em Caixa Moldada 362 5.16 Exemplo de Seleção 363 5.16.1Nível de Curto-Circuito da Instalação 365 5.17 | Disjuntor-Motor MPW 25 366 5.17.1Tabela de Seleção 366 5.17.2Codificação e Seleção de Disjuntores 368 5.17.3Curvas de Disparo 369 5.17.4Posição de Montagem 369 5.17.5Acessórios 370 5.18 Linha de Minidisjuntores - Minidisjuntores MDW 373 5.18.1Características Gerais 373 5.18.2Curvas Características de Disparo 373 CTC - Centro de Treinamento de Clientes 10 5.18.3Tabela de Seleção 5.18.4Codificação e Seleção de mini Disjuntores 5.18.5Dados Técnicos 5.19 Interruptores Seccionadores SIW 5.19.1Tabela de Seleção 5.19.2Exemplo de codificação: 5.19.3Dados Técnicos Módulo 1 - Comando e Proteção ED 5.18.2.1 Coordenação de Proteção 374 374 375 375 376 376 376 377 5.20 Interruptores Diferenciais Residuais — DR's 377 5.20.1Sensibilidade 377 5.20.2Princípio de Funcionamento 378 5.20.3Diagramas de Ligação 378 5.20.4Tabela de Seleção 379 5.20.5Exemplo de codificação: 379 5.21 Dispositivo de Proteção contra surtos — DPS SPW 380 5.21.1Classe de Proteção 380 5.21.2Sinalização de Estado 380 5.21.3Tabeça de Seleção 381 5.21.4Esquema de Ligação 381 5.22 Comando e Sinalização 382 5.22.1 Montagem 382 5.22.2Encaixe e Posicionamento 383 5.22.3Segurança e Confiabilidade, 383 5.22.4Linha de Botões, 384 5.22.5Linha de Botões de Emergência 385 5.22.6Sinaleiros 385 5.22.7Comutadores 386 5.22.8Blocos de contatos 387 5.22.9Blocos de iluminação com led integrado, 387 5.22.10 Blocos para iluminação, 388 5.22.11 Blocos para iluminação com led integrado 388 5.22.12 Bloco redutor de tensão 389 5.22.13 Identificação de Botões Sinaleiros 390 5.23 Escolha do Tipo de Chave 391 5.23.1Partida Direta 391 5.23.2Partida Estrela-Triângulo 392 5.23.2.1 Sequência Operacional (Com Relé de Tempo Estrela-Triângulo) 395 5.23.3Partida Compensadora 395 5.23.4Partida Série-Paralelo 397 5.23.5Comparativo Estrela Triângulo x Compensadora 400 5.23.6Escolha da Chave em Função do Motor e da Rede 401 5.24 Dimensionamento dos Componentes Básicos da Chave 402 5.24.1Chave de Partida Direta 403 5.24.1.1 Corrente no Trecho 403 5.24.1.2 Roteiro de Cálculo 403 5.24.1.3 Diagrama Padrão WEG, 406 5.25 Chave de Partida Estrela-Triângulo 407 5.25.1 Correntes nos Trechos 407 5.25.2Roteiro de Cálculo 409 5.25.3Diagrama Padrão WEG 413 5.26 Chave de Partida Compensadora 415 5.26.1 Corrente nos Trechos 415 CTC - Centro de Treinamento de Clientes u Módulo 1 - Comando e Proteção 5.26.2Roteiro de Cálculo 5.26.3Diagrama Padrão WEG 5.27 | Chave de Partida Estrela Série Paralela 5.27.1Corrente nos Trechos 5.27.2Roteiro de Cálculo 5.27.3Diagrama Padrão WEG 5.28 Equipamentos Opcionais 5.29 Diagrama de Chaves Especiais 5.29.1Reversão Direta 5.29.2Partida Direta com Frenagem 5.29.3Comando por Botão Fim de Curso 5.29.4Comando por Pressostato 5.29.5Proteção Térmica por Termistor 5.29.6Motor de Duas Rotações com Dois Enrolamentos Separados 5.29.7Motor Dahlander 5.29.8Estrela-Triângulo com reversão 5.29.9Partida Compensadora com Apenas um Auto Transformador 5.30 Condição de Serviços de Chaves 5.30.1 Queda de Tensão 5.30.1.1 Circuitos Alimentadores de Motores Elétricos 5.30.1.2 Motores de Indução 5.30.1.3 Circuitos de Comando 5.30.1.4 Componentes de Comando 5.30.1.5 Principais Causadores de Queda de Tensão 5.30.2Limites de Temperatura 5.30.3Limites de Altitude 5.30.4Posição de Montagem 5.30.5 Vibrações 5.30.6Graus de Proteção 5.31 Instalação e Manutenção de Chaves 5.31.1Transporte 5.31.2Armazenagem e Longas Paradas de Chaves (ex: Irrigação) 5.31.3Recomendações Para Primeira Partida de Motores 5.31.4Aterramento 5.31.5Conexões Elétricas 5.31.6Manutenção em Chaves de Partida 5.31.6.1 Tipos de Manutenção 5.31.7Substituição de Fusíveis 5.31.8Substituição de Contatos de Contatores 5.31.9Ajustes em Relés de Sobrecarga e de Tempo 5.31.10 Principais Defeitos e Suas Causas em Chaves de Partidas 5.32 Soft — starter 5.32. Introdução 5.32.2Princípio de Funcionamento 5.32.2.1 Circuito de potência 5.32.2.2 Circuito de controle 5.32.3Principais Características 5.32.3.1 Principais Funções 5.323.2 Proteções 5.32.3.3 Acionamentos típicos (Modelos SSW 03 e SSW 04) 5.32.4Principais aplicações para Soft-Starters 5.32.4.1 Bombas centrífugas 5.324.2 Compressores CTC - Centro de Treinamento de Clientes 12 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1 MANUAL DE MOTORES ELÉTRICOS 1.1 HISTÓRICO O ano de 1866 pode ser considerado, em termos práticos, como o ano de nascimento da máquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Wemer Siemens inventou o primeiro gerador de corrente continua auto-induzido. Entretanto, deve-se mencionar que esta máquina elétrica, que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o último estágio de um processo de estudos, pesquisas e invenções de muitos outros cientistas, durante quase três séculos. Em 1600 o cientista inglês William Gilbert publicou, em Londres, a obra intitulada “De Magnete”, descrevendo a força de atração magnética. O fenômeno da eletricidade estática já havia sido observado pelo grego Tales, em 641 AC, ele verificou que ao atritar uma peça de âmbar com pano esta adquiria a propriedade de atrair corpos leves, como pêlos, penas, cinzas, etc. A primeira máquina eletrostática foi construída em 1663, pelo alemão Otto Guericke, e aperfeiçoada em 1775 pelo suíço Martin Planta. O físico dinamarquês Hans Cluistian Oersted, ao fazer experiências com correntes elétricas, verificou ao acaso, em 1820, que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente elétrica. Esta observação permitiu a Oersted reconhecer a intima relação entre magnetismo e eletricidade, dando assim o primeiro passo em direção ao desenvolvimento do motor elétrico. O sapateiro inglês William Sturgeon - que, paralelamente à sua profissão, estudava eletricidade nas horas de folga - baseando-se na descoberta de Oersted constatou, em 1825, que um núcleo de ferro envolto por um fio condutor elétrico transformava-se em imã quando se aplicava uma corrente elétrica, observando também que a força do imã cessava tão logo a corrente fosse interrompida. Estava inventando o eletroimã, que seria de fundamental importância na construção de máquinas elétricas girantes. Mas as experiências com o magnetismo e a eletricidade não cessaram. Em 1832, o cientista italiano S. Dal Negro construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. Já no ano de 1833 o inglês W. Ritchie inventou o comutador, construindo um pequeno motor elétrico onde o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um imã permanente. Para dar uma rotação completa, a polaridade do eletroimã era alternada a cada meia volta através do comutador. A inversão da polaridade também foi demonstrada pelo mecânico parisiense H. Pixii ao construir um gerador com um imã em forma de ferradura que girava diante de duas bobinas fixas com um múcleo de ferro. A corrente alternada era transformada em corrente contínua pulsante através de um comutador. Grande sucesso obteve o motor elétrico desenvolvido pelo arquiteto e professor de física Moritz Hermann Von Jacobi - que, em 1838, aplicou-o a uma lancha. Somente em 1866 Siemens construiu um gerador sem a utilização de imã permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo podia ser retirada do próprio enrolamento do rotor, isto é, que a máquina podia auto-excitar-se. O primeiro dinamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1200rpm. A máquina de Siemens não funcionava somente como gerador de eletricidade. Podia também operar como motor, desde que se aplicasse aos seus bornes uma corrente contínua. Em 1879, a firma Siemens & Halske apresentou, na feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva elétrica, com uma potência de 2 kW. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 15 [en Módulo 1 - Comando e Proteção A nova máquina de corrente continua apresentava vantagens em relação à máquina a vapor, à roda d'água e à força animal. Entretanto, o alto custo de fabricação e sua vulnerabilidade em serviço (por causa do comutador) marcaram-na de tal modo que muitos cientistas dirigiram suas atenções para o desenvolvimento de um motor elétrico mais barato, mais robusto e de menor custo de manutenção. Entre os pesquisadores preocupados com esta idéia destacam-se o iugoslavo Nicola Tesla, o italiano Galileu Ferraris e o russo Michael Von Dolivo Dobrowolsky. Os esforços não se testringiram somente ao aperfeiçoamento do motor de corrente contínua, mas também se cogitou de sistemas de corrente alternada, cujas vantagens já eram conhecidas desde 1881. Em 1885, o engenheiro eletricista Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases. Ferraris, apesar de ter inventado o motor de campo girante, concluiu erroneamente que motores construidos segundo este princípio poderiam, no máximo, obter um rendimento de 50% em relação à potência consumida. E Tesla apresentou, em 1887, um pequeno protótipo de motor de indução bifásico com rotor em curto-circuito. Também este motor apresentou rendimento insatisfatório, mas impressionou de tal modo a firma norte-americana Westinghouse, que esta lhe pagou um milhão de dólares pelo privilégio da patente, além de se comprometer ao pagamento de um dólar para cada HP que viesse a produzir no futuro. O baixo rendimento deste motor inviabilizou economicamente sua produção e três anos mais tarde as pesquisas foram abandonadas. Foi o engenheiro eletricista Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, que, persistindo na pesquisa do motor de corrente alternada entrou, em 1889, com o pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. O motor apresentado tinha uma potência de 80 watts, um rendimento aproximado de 80% em relação à potência consumida e um excelente conjugado de partida. As vantagens do motor com rotor de gaiola em relação ao de corrente continua eram marcantes: construção mais simples, silencioso, menor manutenção e alta segurança em operação. Dobrowolsky desenvolveu, em 1891, a primeira fabricação em série de motores assincronos, nas potências de 0,4 a 7,5kW. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 16 E Módulo 1 - Comando e Proteção 1.2 NOÇÕES FUNDAMENTAIS 12.1 MOTORES ELÉTRICOS pa | O Universo Tecnológico em Motores Elétricos 1.2.1.1 MOTOR SÍNCRONO Os motores síncronos são motores de velocidade constante e proporcional com a frequência da rede. Os pólos do rotor seguem o campo girante imposto ao estator pela rede de alimentação trifásica. Assim, a velocidade do motor é a mesma do campo girante. Basicamente, o motor síncrono é composto de um enrolamento estatórico trifásico, que produz o que se designa de campo girante, e de um rotor bobinado (de pólos salientes ou de pólos lisos) que é excitado por uma tensão CC. Esta tensão CC de excitação gera um campo estacionário no rotor que interagindo com o campo girante produzido pelo enrolamento estatórico, produz torque no eixo do motor com uma rotação igual ao próprio campo girante. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 17 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Graças a característica do ajuste da curva de conjugado x rotação em função do aumento da resistência rotórica pela inclusão de resistores externos, são estes motores largamente utilizados no acionamento de sistemas de elevada inércia e nos casos em que o conjugado resistente em baixas rotações seja alto comparativamente ao conjugado nominal. Por outro lado, para acionamentos com baixa inércia, estes motores podem apresentar correntes de aceleração reduzidas. Figura 1.3 — Motor assincrono de rotor de anéis 1.2.1.3 MOTOR CC As máquinas de corrente continua, em função do seu princípio de funcionamento, permitem variar a velocidade de zero até a velocidade nominal aliada com a possibilidade de se ter conjugado constante. Esta característica é de fundamental importância, pois dessa forma torna-se possível fazer o acionamento em várias aplicações que exigem ampla faixa de variação de velocidade com uma ótima regulação e precisão de velocidade. Sendo um sistema específico e direcionado a aplicações dedicadas, os motores de corrente continua são dimensionados de forma a ter as suas características definidas especialmente ao acionamento, vindo com isto a acarretar em uma elevação dos custos de produção e ser considerado como uma máquina diferenciada, onde na maior parte das situações é produzida sob encomenda. O sistema de acionamento por corrente continua é ainda um sistema largamente utilizado, pois em muitas aplicações é necessário que se tenha uma ótima precisão de velocidade (até 0,01%), principalmente nas aplicações de sincronismo entre vários motores. Para que isto possa ocorrer, a maioria dos acionamentos CC são realimentados, isto é, possuem no motor CC um tacogerador acoplado ao seu eixo que fornece informação da velocidade do motor com o intuito de melhorar a sua regulação de velocidade. Outra característica destes motores é que possuem em sua maioria ventilação independente e classe de isolamento melhorada (classe F), para que permitam a sua operação em velocidades reduzidas sem problemas de sobreaquecimento e redução de sua vida útil. A rotação do motor de corrente contínua é expressa por: Us (RaxI4) kxD,, CTC - Centro de Treinamento de Clientes 20 Módulo 1 - Comando e Proteção WB Onde: UA = Tensão de armadura (Vcc); Ia = Corrente de armadura (Acc); Ra = Resistência de armadura; k = Constante; Dm = Fluxo magnetizante; n = Rotação (rpm). Os motores de corrente continua permitem também a operação com rotações além da rotação nominal, utilizando-se o que se caracteriza por "ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO", que é o aumento da rotação através da redução do fluxo magnetizante e consequente redução de torque, conforme descrito na região II da figura a seguir: Conjugado Região de Operação Normal Região de Enfraquecimento de Campo m frequência Figura 1.4 - Característica do conjugado x rotação do motor CC Figura 1.5 — Motor Corrente Continua 12.2 CONCEITOS BÁSICOS 1.2.2.1 CONJUGADO O conjugado, também chamado de torque ou binário, é a medida do esforço necessário para girar o eixo. Para medir o esforço necessário para fazer girar o eixo não basta definir a força empregada, é preciso também dizer a que distância do eixo a força é aplicada. O esforço é medido pelo conjugado, que é o produto da força pela distância. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 2 [en Módulo 1 - Comando e Proteção C=Ext (12211) A unidade utilizada para o conjugado no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Newton.metro (N.m). Figura 1.6 Exemplo: Deseja-se levantar um peso por um processo semelhante ao usado em poços, onde, a força F que é preciso aplicar à manivela, depende do comprimento (1) da manivela. Quanto maior for a manivela, menor será a força necessária para suspender o balde. Se o balde pesa 20N e o diâmetro do tambor é 0,20m, a corda transmitirá uma força de 20N na superficie do tambor, isto é, a 0,10m do centro do eixo. Para contrabalançar esta força , precisam de 10N na manivela, se o comprimento / for de 0,20m. Se ( for o dobro, isto é, 0,40m, a força F será a metade, ou seja 5N. Neste caso, o conjugado será: C=Fx(=20Nx010m=10Nx0,20m=5Nx0,40m C=2,0Nm 1.2.2.2 ENERGIA E POTÊNCIA MECÂNICA A potência mede a rapidez com que a energia é aplicada ou consumida. Como no exemplo anterior, a energia gasta ou o trabalho realizado para trazer o balde do fundo até a superficie é sempre a mesma, porém a potência exprime a rapidez com que esta energia é aplicável para erguer o balde até a boca, ou seja, a potência é a energia ou trabalho total tealizado dividido pelo tempo total para realizá-lo. A unidade utilizada para a potência mecânica no SI é o Watt (W), porém a unidade mais usual para a potência mecânica é o c.v.(cavalo-vapor), equivalente a 736W. Wav=Fxd (Nm) mee Fxd Pa = (W) t CTC - Centro de Treinamento de Clientes 2 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.2.2.4 VELOCIDADE NOMINAL E a velocidade (rpm) do motor funcionando à potência nominal, sob tensão e frequência nominais. A velocidade nominal depende do escorregamento e da velocidade síncrona. s% n=nçx|1-— Tpm s ( e (pm) A velocidade sincrona ns é função do número de pólos e da frequência de alimentação: —noxf Im, 2p (rpm) Ns 1.2.2.5 CORRENTE NOMINAL É a corrente que o motor absorve da rede quando funciona à potência nominal, sob tensão e frequência nominais. O valor da corrente nominal depende do rendimento (n) e do fator de potência (cosq) do motor: P(kW)x1000 — 736xP(cy) I=D[[[""20 = N3xUxnxcosp N3xU xmxcosp (A) Os valores típicos de corrente, rendimento e fator de potência dos motores WEG de II, IV, VI e VII pólos, são mostrados nos catálogos. 1.2.2.6 POTÊNCIA APARENTE, ATIVA E REATIVA Potência aparente (S): É o resultado da multiplicação da tensão pela corrente (S=U x1 para sistemas monofásicos e $=/3xUxI , para sistemas trifásicos). Corresponde a potência real ou “potência ativa” que existiria se não houvesse defasagem da corrente, ou seja, se a carga fosse formada por resistência. Então, s=P wa) (2261) cos q Para as cargas resistivas, cosp = 1 e a potência ativa se confunde com a potência aparente. A unidade de medidas para potência aparente é o volt-ampêre (va) ou seu múltiplo, o quilovolt-ampêre (kva). CTC - Centro de Treinamento de Clientes 25 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Potência ativa (P): E a parcela da potência aparente que realiza trabalho, ou seja, que é transformada em energia. P=/3xUxIxcosp (W) (12262) ou, P=Sxcosp (W) (1.2.2.6.3) Potência reativa (Q): É a parcela da potência aparente que “não” realiza trabalho. Apenas é transferida e armazenada nos elementos passivos (capacitores e indutores) do circuito. Q= N3xU x 1x senp (var) (1.2.2.6.4) 0-=Sxseny (var) (1.2.2.6.5) 1.2.2.7 POTÊNCIA EQUIVALENTE Evidentemente um motor elétrico deverá suprir à máquina acionada a potência necessária, sendo recomendável que haja uma margem de folga, pois pequenas sobrecargas poderão ocorrer; ou ainda, dependendo do regime de serviço, o motor pode eventualmente suprir mais ou menos potência. Apesar das inúmeras formas normalizadas de descrição das condições de funcionamento de um motor, é frequentemente necessário na prática, avaliar a solicitação imposta ao motor por um regime mais complexo que aqueles descritos nas normas. Uma forma usual é calcular a potência equivalente pela fórmula: 2. ler (Pp) = Th P(o dt (122.71) Onde: Pm = potência equivalente solicitada ao motor; P(t) = potência, variável pelo tempo, solicitada ao motor; T = duração total do ciclo (periodo). O método é baseado na hipótese de que a carga efetivamente aplicada ao motor acarretará a mesma solicitação térmica que uma carga fictícia, equivalente, que solicita continuamente a potência Pm. Baseia-se também no fato de ser assumida uma variação das perdas com o quadrado da carga, e que a elevação de temperatura é diretamente proporcional às perdas. Isto é verdadeiro para motores que giram continuamente, mas são solicitados intermitentemente. Assim: m (12272) CTC - Centro de Treinamento de Clientes 26 Módulo 1 - Comando e Proteção E Potência bb btelste Periodo Figura 1.7 — Funcionamento continuo com solicitações intermitentes No caso do motor ficar em repouso entre os tempos de carga, a refrigeração deste será prejudicada. Assim, para os motores onde a ventilação está vinculada ao funcionamento do motor (por exemplo, motores totalmente fechados com ventilador externo montados no próprio eixo do motor) a potência equivalente é calculada pela fórmula: (=D) s/i A Onde: t; = tempo em carga; t, = tempo em repouso; P; = cargas correspondentes. (12273) 2 2 2 2 Pln+ PP t+ Pit+ Pit T (12274) ntt Histiot (i++) Potência bb bbiste bh Período Figura 1.8 — Funcionamento com carga variável e com repouso entre os tempos de carga CTC - Centro de Treinamento de Clientes 27 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.2.2.11 RELAÇÃO ENTRE UNIDADES DE POTÊNCIA P(kW) = 0,736.P(c.v) P(cv)=1,359.P(kW) 1.2.2.12 RELAÇÃO ENTRE CONJUGADO E POTÊNCIA Quando a energia mecânica é aplicada sob a forma de movimento rotativo, a potência desenvolvida depende do conjugado C e da velocidade de rotação n. As relações são: - CCkgfim) x n(rpm) - C(Nm) x n(rpm) P(c. (em 716 7024 pet) = CCR) x nGpm) - CCNm) x (rpm) 974 9555 Inversamente: cltgin) = 16 Plea) 97x PAM) n(rpm) n(rpm) C(Nm) = 1028 Plem) 9555 x PM n(rpm) n(rpm) 1.2.2.13 SISTEMAS DE CORRENTE ALTERNADA MONOFÁSICA 1.2.2.13.1 GENERALIDADES A corrente alternada caracteriza-se pelo fato de que a tensão (voltagem), em vez de permanecer fixa, como entre os pólos de uma bateria, varia com o tempo, mudando de sentido alternadamente, donde o seu nome. No sistema monofásico uma tensão alternada U (volt) é gerada e aplicada entre dois fios, aos quais se liga a carga, que absorve uma corrente I (ampére). CTC - Centro de Treinamento de Clientes 30 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Representando em um gráfico os valores de U e I, a cada instante, vamos obter a figura 1.11, estão também indicadas algumas grandezas que serão definidas em seguida. Note que as ondas de tensão e de corrente não estão em fase, isto é, não passam pelo valor zero ao mesmo tempo, embora tenha a mesma frequência, isto acontece para muitos tipos de carga, por exemplo, enrolamentos de motores (cargas reativas). e Frequência: É o nimero de vezes por segundo que a tensão muda de sentido e volta a condição inicial. É expressa em ciclos por segundo ou hertz, simbolizada por Hz; e Tensão Máxima (Umiy): É o valor de pico da tensão, ou seja, o maior valor instantâneo atingido pela tensão durante um ciclo (este valor é atingido duas vezes por ciclo, uma vez positivo e uma vez negativo). e Corrente Máxima (Imiy): É o valor de pico da corrente; e Valor eficaz de tensão e corrente (U e 1): É o valor da tensão e corrente continuas que desenvolvem potência correspondente àquela desenvolvida pela corrente alternada. Pode-se demonstrar que o valor eficaz vale: 1 = né 2 Exemplo: Quando se liga uma resistência a um circuito de corrente alternada (cosq = 1) com Umis= 311 volts e Imáx= 14,14 ampêres, a potência desenvolvida será: .cosp 2 máx “É máx P=ULcosp-AU 1 P= 2200 watts Obs.: Na linguagem normal quando se fala em tensão e corrente, por exemplo, 220 volts ou 10 ampêres, sem especificar mais nada, referem-se a valores eficazes da tensão ou da corrente, que são empregados na prática. e Defasagem (q): É o atraso da onda da corrente em relação a onda da tensão. Em vez de ser medido em tempo (segundos), este atraso é geralmente medido em ângulo (grau) correspondente à fração de um ciclo completo, considerando 1 ciclo = 360". Mas comumente a defasagem é expressa pelo coseno do ângulo. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 31 E Módulo 1 - Comando e Proteção 1.2.2.13.2 LIGAÇÕES EM SÉRIE E PARALELO 220V 220V e con A no ai s s 3 10A 10A E Í pm l r 104 = 20A (a) (b) Figura 1.12 — (a) ligação em série, (b) ligação em paralelo Se ligar duas cargas iguais a um sistema monofásico, esta ligação pode ser feita de dois modos: e Ligação em série (figura 1.12 — (a)), em que duas cargas são atravessadas pela corrente total do circuito. Neste caso, a tensão em cada carga será a metade da tensão do circuito para cargas iguais; e Ligação em paralelo (figura 1.12 — (b)), em que é aplicada às duas cargas a tensão do circuito. Neste caso, a corrente em cada carga será a metade da corrente total do circuito para cargas iguais. 1.2.3 SISTEMAS DE CORRENTE ALTERNADA TRIFÁSICA O sistema trifásico é formado pela associação de três sistemas monofásicos de tensões Ui, U, e Us tais que a defasagem entre elas seja de 120", ou seja, os “atrasos” de U> em relação a U,, de U; em relação a U, e de U, em relação a Us sejam iguais a 120" (considerando um ciclo completo = 360). O sistema é equilibrado, isto é, as três tensões têm o mesmo valor eficaz U, = U,=U; conforme figura 1.13: U, U, U; N [E [o 360º 1 Ciclo no o 120º U, A. U, Figura 1.13 CTC - Centro de Treinamento de Clientes 32 E Módulo 1 - Comando e Proteção Figura 1.17 — Ligação estrela Examinando o esquema da figura acima vê-se que: h=l, U,=3U, =1,732U, Exemplo: Tem-se uma carga trifásica composta de três cargas iguais; cada carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220 volts, absorvendo 5,77 ampéres. Qual a tensão nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220 volts e 5,77 ampéres)? Qual a corrente de linha? Tem-se Us = 220 volts (normal de cada carga); U,= 1,732 x 220 = 380 volts = 1f=5,77 ampêres CTC - Centro de Treinamento de Clientes 35 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.2.4 MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO 1.2.4.1 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Quando uma bobina é percorrida por uma corrente elétrica, é criado um campo magnético dirigido conforme o eixo da bobina e de valor proporcional à corrente. 64 se à SEE 120" Figura 1.18 e Na figura (a) é indicado um “enrolamento monofásico” atravessado por uma corrente I, e o campo H é criado por ela; o enrolamento é constituído de um par de pólos (um pólo “norte” e um pólo “sul”, cujos efeitos se somam para estabelecer o campo H. O fluxo magnético atravessa o rotor entre os dois pólos e se fecha através do núcleo do estator. Se a corrente 1 é alternada, o campo H também é, e o seu valor a cada instante será representado pelo mesmo gráfico da figura 1.11, inclusive invertendo o sentido a cada ciclo. O campo H é “pulsante”, pois, sua intensidade “varia” proporcionalmente à corrente, sempre na “mesma” direção norte-sul. e Na figura (b) é indicado um “enrolamento trifásico”, que é transformado por três monofásicos espaçados entre si de 120". Se este enrolamento for alimentado por um sistema trifásico, as correntes h, I> e I; criarão, do mesmo modo, os seus próprios campos magnéticos Hi, H> e Hs. Estes campos são espaçados entre si de 120". Além disso, como são proporcionais às respectivas correntes, serão defasados no tempo, também de 120" entre si e podem ser representados por um gráfico igual ao da figura 1.19. O campo total H resultante, a cada instante, será igual à soma gráfica dos três campos Hi, H» e H3 naquele instante. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 36 Módulo 1 - Comando e Proteção Soma Cb RA Resultante A NY . / $a Figura 1.19 — Soma gráfica dos campos para seis instantes sucessivos No instante (1), a figura 1.19 mostra que o campo H, é máximo e os campos H, e H; são negativos e de mesmo valor, iguais a 0,5. Os três campos são representados na figura 1.19 (1), parte superior, levando em conta que o campo negativo é representado por uma seta de sentido oposto ao que seria normal; o campo resultante (soma gráfica) é mostrado na parte inferior da figura 1.19, tendo a mesma direção do enrolamento da fase 1. Repetindo a construção para os pontos 2, 3, 4, 5 e 6 da figura 1.19, observa-se que o campo resultante H tem intensidade “constante”, porém sua direção vai “girando”, completando uma volta no fim de um ciclo. Assim, quando um enrolamento trifásico é alimentado por correntes trifásicas, cria-se um “campo girante”, como se houvesse um único par de pólos girantes, de intensidade constante. Este campo girante, criado pelo enrolamento trifásico do estator, induz tensões nas barras do rotor (linhas de fluxo cortam as barras do rotor) as quais geram correntes, e consequentemente, um campo no rotor, de polaridade oposta à do campo girante. Como campos opostos se atraem e como o campo do estator (campo girante) é rotativo, o rotor tende a acompanhar a rotação deste campo. Desenvolve-se então, no rotor, um conjugado motor que faz com que ele gire, acionando a carga. 1.2.4.2 VELOCIDADE SÍNCRONA (ns) A velocidade sincrona do motor é definida pela velocidade de rotação do campo girante, a qual depende do número de pólos (2p) do motor e da frequência (f) da rede, em hertz. Os enrolamentos podem ser construídos com um ou mais pares de pólos, que se distribuem alternadamente (um “norte” e um “sul” ao longo da periferia do núcleo magnético. O campo girante percorre um par de pólos (p) a cada ciclo. Assim, como o enrolamento tem pólos ou p pares de pólos, a velocidade do campo será: n,= SAL a (tpm) (12.421) p CTC - Centro de Treinamento de Clientes 37 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.2.4.4 EQUACIONAMENTO 1.2.4.4.1 CIRCUITO EQUIVALENTE Nas situações em que o escorregamento é diferente de O e 1, haverá f.e.m. induzida no secundário e, consequentemente haverá conversão eletromecânica com potência em jogo, onde tem-se então um circuito equivalente com os parâmetros e variáveis para o primário e para o secundário: R DR Xã 1 k Xp Ss — 2 a cb AURA Tg UU] hp Lmes UV, Rp Xmas Ei E, o b d Transformador NI Ideal === ei = 1 Figura 1.20 — Circuito equivalente por fase de uma máquina assincrona com escorregamento s, com secundário (rotor) não referido ao primário (estator). Onde: Rj, = Resistência estatórica; U, = Tensão estatórica; Xa1 = Reatância estatórica; 1, = Corrente estatórica; R, = Resistência rotórica; 1 = Corrente de perdas; Xa2 = Reatância rotórica; Iimag = Corrente de magnetização; Ximas = Reatância de magnetização; 1 = Corrente rotórica; Rip = Resistência de perdas; Ej=f.c.e.m. estatórica; E, = fem. rotórica. 1.2.4.4.2 FORÇA ELETROMOTRIZ E CORRENTE INDUZIDA Considere a máquina com um escorregamento não nulo. Haverá indução de fe.m. no rotor e ela pode ser definida em função do escorregamento. Com o rotor parado, o campo rotativo estatórico gira com a mesma velocidade relativamente aos enrolamentos do rotor e estator, induzindo no rotor, fe.m. proporcionais à frequência fi (frequência da corrente estatórica). Pela teoria, para motor com rotor bloqueado, tem-se que as tensões induzidas no rotor (fem) e no estator (f.c.e.m) são dadas respectivamente por: E, =4,4M. AND, ks, E,=4,44.f,N2D, k, CTC - Centro de Treinamento de Clientes 40 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Onde: E, = Força contra eletromotriz induzida no estator; E> = Força eletromotriz induzida no rotor; Ke € ke> = Fator de enrolamento do estator e rotor, respectivamente; N, e N; = Número de espiras do estator e rotor, respectivamente; = Fluxo de magnetização; f> = fi para rotor bloqueado. Na presença de escorregamento tem-se: f=sxh Portanto: E, =44MsfN2OD k,=sE, Esta equação pode ser simplificada, para um estudo mais aproximado da máquina, por: Que determina sucintamente a relação do fluxo de magnetização entre rotor e estator com a tensão e a frequência aplicada na máquina (estatórica), frequência esta que está telacionada com a rotação no eixo da máquina, não considerando o escorregamento existente entre rotor e estator. 1.2.443 CONJUGADO ELETROMAGNÉTICO A interação entre a corrente do rotor e o fluxo produzido por cada pólo unitário do campo magnético girante que concatena o condutor do rotor, resulta o conjugado motor, o qual é dado por: C=kD,l,.cosq,, Onde: k = Constante de conjugado para o número de pólos, o enrolamento, as unidades empregadas, etc. cosa = Fator de potência do circuito rotórico; Dm = Fluxo de magnetização; Ls = Corrente rotórica. Da mesma forma, para um estudo mais aproximado da máquina, esta equação poderá ser simplificada por: CaD,L, Que determina a relação existente entre o torque desenvolvido (solicitado) pela máquina, o fluxo de magnetização entre rotor e estator e a corrente induzida rotórica, que é dada por: CTC - Centro de Treinamento de Clientes 41 E Módulo 1 - Comando e Proteção Onde: Zos = Impedância rotórica; E> = Força eletromotriz induzida no rotor; s = Escorregamento. Nota-se então que o conjugado desenvolvido é função do escorregamento, isto é, com o aumento da carga aplicada à máquina, aumenta-se o escorregamento e consequentemente o torque desenvolvido. Esta relação apresenta um limite, com o qual se consegue obter o conjugado máximo, e a partir do qual, aumentando-se o escorregamento aumenta-se a impedância rotórica diminuindo-se o conjugado, conforme descrito no item a seguir. 1.2.4.4.4 CONJUGADO DE PARTIDA Do desenvolvimento do modelo matemático da máquina assincrona, demonstra-se que o conjugado é descrito por: 2 R, C,=kE ls E Ri 4X Onde: C, = Conjugado de partida; k = Constante de conjugado para o número de pólos, o enrolamento, as unidades empregadas, etc.; E, = Tensão estatórica; R» = Resistência rotórica; Xa> = Reatância rotórica. Da equação acima pode-se fazer as seguintes considerações: e Noinstante da partida, o conjugado não é afetado pela natureza da carga aplicada; e Desde que para um dado motor de indução tipo gaiola a resistência efetiva do rotor e a reatância de rotor bloqueado sejam constantes, a expressão pode ser escrita por: Ou seja, o torque de partida é apenas função da tensão aplicada ao enrolamento do estator. Ao reduzir-se a tensão nominal, também se reduzirá a corrente secundária e a primária. Este processo de diminuição da corrente de partida é bastante utilizado nos médios e grandes motores do tipo gaiola, nos casos onde a acentuada redução do conjugado de partida não comprometa o acionamento da carga. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 42 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.3 CARACTERÍSTICAS DA REDE 1.3.1 OSISTEMA No Brasil, o sistema de alimentação pode ser monofásico ou trifásico. O sistema monofásico é utilizado em serviços domésticos, comerciais e rurais, enquanto o sistema trifásico, em aplicações industriais, ambos em 60 Hz. 1.3.1.1 TRIFÁSICO As tensões trifásicas mais usadas nas redes industriais são: e Baixa tensão: 220 V, 380 Ve 440 V; e Média tensão: 2300 V, 3300 V, 4160 V, 6600 V e 13800 V. O sistema trifásico estrela de baixa tensão, consiste de três condutores de fase (Ly, Lo, L;) e o condutor neutro (N), sendo este, conectado ao ponto estrela do gerador ou secundário dos transformadores. Li -Lo.N Figura 1.22 — Sistema trifásico 1.3.1.2 MONOFÁSICO As tensões monofásicas padronizadas no Brasil são as de 115 V (conhecida como 110 V), 127e 220 V. Os motores monofásicos são ligados à duas fases (tensão de linha U) ou à uma fase e o neutro (tensão de fase Ug). Assim, a tensão nominal do motor monofásico deverá ser igual à tensão U ou Us do sistema. Quando vários motores monofásicos são conectados a um sistema trifásico (formado por três sistemas monofásicos), deve-se tornar o cuidado para distribui-los de maneira uniforme, evitando-se assim, desequilíbrio entre as fases. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 45 Módulo 1 - Comando e Proteção WB 1.3.1.2] MONOFÁSICO COM RETORNO POR TERRA (MRT) O sistema monofásico com retorno por terra - MRT — é um sistema elétrico em que a terra funciona como condutor de retorno da corrente de carga. Utiliza-se como solução para o emprego no monofásico a partir de alimentadores que não têm o condutor neutro. Dependendo da natureza do sistema elétrico existente e características do solo onde será implantado (geralmente na eletrificação rural) têm-se: 1) Sistema monofilar E a versão mais prática e econômica do MRT, porém, sua utilização só é possível onde a saída da subestação de origem é estrela-triângulo. Figura 1.23 — Sistema monofilar 2) Sistema monofilar com transformador de isolamento Este sistema possui algumas desvantagens, além do custo do transformador, como: e Limitação da potência do ramal à potência nominal do transformador de isolamento; e Necessidade de reforçar o aterramento do transformador de isolamento, pois na sua falta, cessa o fornecimento de energia para todo o ramal. Figura 1.24 — Sistema monofilar com transformador de isolamento 3) Sistema MRT na versão neutro parcial É empregado como solução para a utilização do MRT em regiões de solos de alta tesistividade, quando se torna dificil obter valores de resistência de terra dos transformadores dentro dos limites máximos estabelecidos no projeto. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 46 E Módulo 1 - Comando e Proteção Figura 1.25 — Sistema MRT na versão neutro parcial 13.2 TENSÃO NOMINAL É a tensão de rede para a qual o motor foi projetado. 1.3.2.1 TENSÃO DA REDE DE ALIMENTAÇÃO EM FUNÇÃO DA POTÊNCIA DO MOTOR Atualmente não há um padrão mundial para a escolha da tensão de alimentação em função da potência do motor. Entre os principais fatores que são considerados, pode-se citar: e Nível de tensão disponível no local; e Limitações da rede de alimentação com referência à corrente de partida; e Distância entre a fonte de tensão (subestação) e a carga; e Custo do investimento, entre baixa e alta tensão para potências entre 150 e 450 kW. Potência (KW) | Tensão(V) 20 440 2300 4160 6600 13800 Figura 1.26 — Tensões normalmente utilizadas em função da potência do motor CTC - Centro de Treinamento de Clientes 47 Módulo 1 - Comando e Proteção [en Exemplo: 220/380/440/(760) V Este tipo de ligação exige 12 terminais e a figura 1.29 mostra a numeração normal dos terminais e o esquema de ligação para as três tensões nominais. 220V 220V 220V Figura 1.29 1.3.2.3 TENSÕES DE LIGAÇÕES NORMAIS A tabela 1.3.2.3.1 mostra as tensões nominais múltiplas mais comuns em motores trifásicos e sua aplicação às tensões de rede usuais: Observações: e A partida direta ou com chave compensadora é possível em todos os casos abaixo; e A ligação para 660 V ou 760 V é usada somente para ligação com chave estrela- triângulo. Todas as ligações para as diversas tensões são feitas pelos terminais, localizados na caixa de ligação; e Todo motor traz o esquema para estas ligações, impresso na placa de identificação. Execução Tensão Partida com Partida com Partida com Partida dos de chave chave chave com enrolamentos Serviço estrela-triângulo | compensadora | série-paralela | Soft-Starter 20V Sim Sim Não Sim 220/380 380 V Não Sim Não Sim 220 V/230 V Não Sim Sim Sim 220/440/230/460 | 140 VAGO V a Sim Não Sim 380/660 380 V Sim Sim Não Sim 220 V Sim Sim Sim Sim 220/380/440/760 380 V Não Sim Sim Sim 440 V Sim Sim Não Sim Tabela 1.3.2.3.1 — Ligações normais dos enrolamentos dos motores trifásicos CTC - Centro de Treinamento de Clientes 50 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 13.3 FREQUÊNCIA NOMINAL (HZ) É a frequência da rede para a qual o motor foi projetado. 1.3.3.1 TOLERÂNCIA DE VARIAÇÃO DE TENSÃO E FREQUÊNCIA Conforme a norma IEC 60034-1/NBR 7094, o motor elétrico de indução deve ser capaz de funcionar de maneira satisfatória dentro das possíveis combinações das variações de tensão e frequência classificados em zona A ou zona B, conforme figura 1.30. TENSÃO (pu. ) FREQUÊNCIA (p.u. ) E NOMINAL DO 1 ZzonA“A” ED zona“B” Figura 1.30 — Limites das variações de tensão e de frequência em funcionamento ZONA A e O motor deverá desempenhar sua função principal continuamente (assegurar o seu conjugado nominal); e Omotor terá desvios em suas características de desempenho à tensão e frequências nominais (rendimento, fator de potência, etc.); e Haverá elevações de temperatura superiores àquelas a tensão e frequência nominais (podem exceder em aproximadamente 10K os limites especificados pela norma); ZONA B e O motor deverá desempenhar sua função principal (assegurar o seu conjugado nominal); e O motor terá desvios em suas características de desempenho, à tensão e frequência nominais, superiores àqueles da zona A e Existirão elevações de temperatura superiores àquelas a tensão e frequência nominais e superiores às da zona “A”, CTC - Centro de Treinamento de Clientes 51 Módulo 1 - Comando e Proteção [en Ainda quanto aos limites de tensão e frequência, a norma define um acréscimo na elevação de temperatura ou na temperatura total do motor quando há uma variação simultânea da tensão e da frequência. Para as condições de operação nos limites da zona A (ver figura 1.30), as elevações de temperatura e a temperatura total podem exceder em aproximadamente 10 K os limites especificados, em contra partida o motor deve assegurar o seu conjugado nominal. Quanto às características de desempenho, elas podem sofrer variações (tanto na zona A quanto na zona B — mais acentuada nesta última, por este motivo a IEC 60034-1/NBR 7094 recomenda o não funcionamento prolongado na periferia da zona B). Entretanto a norma não estabelece os limites. Assim sendo, o motor deve ser capaz de funcionar dentro das zonas A e B, fornecendo conjugado nominal. O efeito aproximado da variação da tensão sobre as características do motor está mostrado na tabela abaixo: Desempenho do motor Tensão 20% acima da Tensão 10% acima da Tensão 10% abaixo da nominal nominal nominal Conjugado de pardda y Aumenta 54% Aumenta 26% Diminui 24% conjugado máximo Corrente de partida Aumenta 27% Aumenta 13% Diminui 12% Corrente de plena Aumenta 5% Diminui 2% Aumenta 8% carga (In) Rotação Aumenta 1% Aumenta 0,3 % Diminui 1% Rendimento Diminui 2% Diminui 0,3 % Diminui 1% Fator de potência Diminui 19% Diminui 7% Aumenta 4% Temperatura Aumental8'C Aumenta 2'C Aumenta 9'€ Ruído magnético sem carga Aumento perceptível Ligeiro aumento Ligeira diminuição Tabela 1.3.3.1.1 — Efeito aproximado da variação da tensão para omotor IV pólos, 220/380/440 V, 60 Hz O efeito aproximado da variação da frequência sobre as características do motor mostrado na tabela 1.3.3.1.2. está CTC - Centro de Treinamento de Clientes 52 Módulo 1 - Comando e Proteção WB Antes de decidir por uma partida estrela-triângulo, será necessário verificar se o conjugado de partida será suficiente para operar a máquina. O conjugado resistente da carga não poderá ultrapassar o conjugado de partida do motor (figura 1.31), nem a corrente no instante da mudança para triângulo poderá ser de valor inaceitável. Figura 1.31 — Corrente e conjugado para partida estrela-triângulo de um motor de gaiola acionando uma carga com conjugado resistente C,. Onde: Ik = corrente em triângulo; Iy = corrente em estrela; Cy — = conjugado em estrela; Ca = conjugado em triângulo; C, = conjugado resistente; te = tempo de comutação. Esquematicamente, a ligação estrela-triângulo num motor para uma rede de 220V é feita da maneira indicada na figura 1.32, notando-se que a tensão por fase durante a partida é reduzida para 127V. 220V 220V 220V 220V 220V 220V | Eds — Partida Y Marcha A Figura 1.32 127V 220V CTC - Centro de Treinamento de Clientes 55 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.3.4.2 PARTIDA COM CHAVE COMPENSADORA (AUTO- TRANSFORMADOR) A chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga. Ela reduz a corrente de partida, evitando uma sobrecarga no circuito, deixando, porém, o motor com um conjugado suficiente para a partida e aceleração. A tensão na chave compensadora é reduzida através de auto-transformador que possui normalmente taps de 50, 65 e 80% da tensão nominal. Para os motores que partirem com uma tensão menor que a tensão nominal, a corrente e o conjugado de partida devem ser multiplicados pelos fatores K, (fator de multiplicação da corrente) e K, (fator de multiplicação do conjugado) obtidos na figura 1.33. Figura 1.33 — Fatores de redução K, e K, em função das telações de tensão do motor e da rede Um/Un Exemplo: Para 85% da tensão nominal; CTC - Centro de Treinamento de Clientes 56 Módulo 1 - Comando e Proteção E X Ly UM / | LA A E E e & é 5 2 Í = 8 sf ly 1 E Í n E 1 (85% U) 5 i a 100 É E = EU) sz + ESSES ê é (85% U) = ílé S 0 10 20 Rotação em porcentagem da rotação síncrona Relação de corrente 4 És ES £1 30 40 50 60 70 80 90 100% Figura 1.34 — Exemplo das características de desempenho de um motor de 425 cv, VI pólos, quando parte com 85% da tensão CTC - Centro de Treinamento de Clientes 57 E Módulo 1 - Comando e Proteção Onde: s = escorregamento; = resistência rotórica (O ); L = corrente rotórica (A); wo = rotação síncrona (rad/s); T =torque ou conjugado do rotor (Nm); pjz = perdas no rotor (W). A inserção de uma resistência externa no rotor faz com que o motor aumente o provocando a variação de velocidade. Na figura 1.35, vê-se o efeito do aumento da resistência extema inserida ao rotor. 1.3.4.6 PARTIDAS ELETRÔNICAS 1.3.4.6.1 | SOFT-STARTER O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave de partida a estado sólido a qual consiste de um conjunto de pares de tiristores (SCR, ou combinações de tiristores/diodos), um em cada bome de potência do motor. O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletronicamente para uma tensão variável aos terminais do motor durante a “aceleração”. Este comportamento é, muitas vezes, chamado de “partida suave” (soft-starter). No final do período de partida, ajustável conforme a aplicação, a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa ascendente, ao invés de ser submetido a incrementos ou “saltos” repentinos, como ocorre com os métodos de partida por auto-transformador, ligação estrela-triângulo, etc. Com isso, consegue-se manter a corrente de partida próxima da nominal e com suave variação, como desejado. Além da vantagem do controle da tensão (e por consegiência da corrente) durante a partida, a chave eletrônica apresenta, também, a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arco elétrico, como nas chaves mecânicas. Este é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas, pois sua vida útil é bem mais longa (até centenas de milhões de manobras). Cien 2,00 5,0 pin 1 1,80 1,50 40 1,40 1,20 1,00 0,80 20 0,60 O 5 0,40 0,20 0 1020 30 40 50 60 70 8 90 100 Rotação (9%) Figura 1.36 — Partida direta e com soft-starter CTC - Centro de Treinamento de Clientes 60 E Módulo 1 - Comando e Proteção 1 — Corrente de partida direta; 2 — Corrente de partida com soft-starter; 3 — Conjugado com partida direta; 4-— Conjugado com soft-starter; 5 — Conjugado da carga. 1.3.462 INVERSOR DE FREQUÊNCIA Por muitos anos, motores CA foram usados estritamente em aplicações de velocidade constante. Tradicionalmente, com bombas, ventiladores e compressores, o controle da vazão também foi realizado através de meios mecânicos como o estrangulamento de válvulas e abafadores. Quando a velocidade variável era requerida, motores CC, juntamente com turbinas e motores de combustão interna, eram escolhidos. O advento de acionamentos de velocidade variável, confiáveis e de custo efetivo, mudaram rapidamente estes procedimentos. Estes acionamentos, que regulam a velocidade do motor, controlando a tensão e a frequência da rede, tem alargado vastamente a abrangência das aplicações e capacidades dos motores CA. O uso de controles de frequência ajustável, entretanto, impacta o projeto, desempenho e confiabilidade dos motores CA. Muitos efeitos são positivos. Velocidades baixas significam ciclos menores (portanto fadiga minimizada) dos rolamentos, ventoinhas e outros elementos girantes. A “Partida Suave” de um motor elimina os altos esforços da partida nos enrolamentos estatóricos e barras do rotor que são usuais quando parte-se motores diretamente à rede. Acionamentos de frequência ajustável podem influenciar positivamente a vida útil do motor, quando adequadamente aplicados. Há, contudo, uns poucos fatores importantes que devem ser considerados quando do uso de motores com acionamento. Estes problemas são bem definidos e administráveis e a seguir abordados. A vivência de problemas com a instalação de acionamentos será significativamente reduzida pela consideração adequada desses fatores já na especificação técnica. Aspectos adicionais na Especificação de Motor com Velocidade Variável Aplicações com velocidade variável possuem a maioria dos problemas das aplicações com motor à velocidade constante, tais com, requisitos específicos da carga, integridade da isolação, vibrações, qualidade dos materiais e da construção. Há cinco aspectos adicionais que devem ser levados atentamente em consideração quando se especifica motores para aplicações com velocidade variável: 1) Tensão de modo comum Quando operando, diretamente conectado à rede, o motor é alimentado pela tensão de entrada trifásica. Com uma fonte de alimentação regular trifásica, a soma de todos os vetores de fase é zero, o neutro é estacionário e é usualmente mantido aterrado. Uma ponte retificadora trifásica é a fonte de alimentação de um motor acionado por Inversor de Frequência. Em operação, somente duas fases conduzem simultaneamente, portanto, a soma vetorial não é zerada. O centro do Link CC movimenta-se e tem valores de tensão positivos e negativos com CTC - Centro de Treinamento de Clientes 61 [en Módulo 1 - Comando e Proteção telação ao terra (tensão de “Modo Comum”), com magnitudes que variam com o ângulo de disparo da ponte retificadora. A magnitude da tensão de Modo Comum em cada perna da ponte pode ser igual à metade da tensão nominal Fase-Neutro. Assim, a tensão total aplicada nas fases do motor com conversor CA-CA pode ser duas vezes a tensão nominal de fase. Isto é um problema uma vez que motores não são normalmente projetados para operar com o dobro da tensão nominal. Uma forma de solucionar este fato é especificar motores com isolação suficiente para suportar o dobro da tensão nominal (normal quando se especifica um motor para operar com variador de frequência). 2) Harmônicas Os efeitos das harmônicas geradas pelo acionamento podem afetar a operação, vida útil e desempenho do motor. Estes efeitos podem ser divididos em 3 categorias: aquecimento, dielétrico e mecânico. A figura 1.37 ilustra um exemplo de forma de onda de tensão (PWM) e corrente que pode ser fornecida à um motor por um inversor de frequência. PWM "Senoidal" Corrente no Motor Figura 1.37 — Tensão e corrente no motor As harmônicas de corrente são aditivos à corrente fundamental e, portanto geram calor adicional nos enrolamentos do motor. Se as harmônicas forem negligenciáveis, haverá calor adicional negligenciável no motor. Mesmo um valor de 30% de distorção de corrente num motor, não gera mais que 8% de calor adicional (devido principalmente aos enrolamentos do motor que se comportam como um filtro). É necessário que o fomecedor do acionamento supra o fornecedor do motor com informações sobre as harmônicas geradas para permitir que o motor seja devidamente projetado com a adequada capacidade de absorção/dissipação de calor para contra-balancear qualquer perda e/ou aquecimentos adicionais. Um motor operando com velocidade variável através de um inversor de frequência deve atender os mesmos limites de elevação de temperatura que um motor operando com uma sonoidal pura. As harmônicas de corrente podem originar emissão maior de ruído audível. Os motores devem demonstrar que o limite de nível ruído sonoro é atendido quando estes são acionados por inversores estáticos de frequência. Ainda, as harmônicas também contribuem com o “Torque Pulsante”. O torque pulsante causa excitações torcionais que podem ter consequências destrutivas se não forem apropriadamente dirigidas. Em casos extremos, a magnitude da pulsação é suficientemente grande para criar contra-torques. Em aplicações com baixa inércia tais como bombas centrifugas diretamente acopladas, usualmente há pouco perigo. Porém, aplicações em ventiladores ou em compressores de alta velocidade com redutores de alta inércia há alto risco potencial. Esta situação potencialmente perigosa pode ser analisada e evitada com segurança. Uma análise torcional é normalmente realizada nos elementos mais importantes do trem de acionamento. Com acionamento de velocidade variável, itens adicionais devem ser acrescentados para análise. O Torque Pulsante deve ser incluído, pois as magnitudes deste e a fadiga resultante podem então ser calculadas. Em outros casos, pode ser requerida a modificação CTC - Centro de Treinamento de Clientes 2 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Considerações Importantes: e Quanto menor a tensão e a frequência do estator, mais significativa é a queda de tensão neste, de modo que para baixas frequências, mantendo-se a proporcionalidade entre a frequência e a tensão, o fluxo e consequentemente o conjugado da máquina diminui bastante. Para que isto seja evitado, a tensão do estator para baixas frequências deve ser aumentada, através da compensação Ix R, conforme figura abaixo: Na A Figura 1.40 — Curva característica V/f com compensação I x R Para a faixa compreendida entre O à aproximadamente 6 Hz, a relação entre Vi e f não é determinada facilmente, pois dependem tanto de fi (frequência estatórica) como de £ (frequência rotórica). Portanto, a elevação da tensão em baixas frequências depende também da frequência do escorregamento e consequentemente da carga; e Relações V,/f, acima dos valores nominais estão limitadas em função de que para altos valores de tensão ocorre a saturação e o consequente enfraquecimento do campo. Combinando as equações já apresentadas e com a consideração de pequenos valores de escorregamento e supondo f, proporcional a fj, pode-se dizer que: - Conjugado máximo decresce com o quadrado da velocidade (1/12); - Conjugado nominal decresce hiperbólicamente com a velocidade (1/n), e decresce aproximadamente com o quadrado do fluxo (4); - Aproximadamente, a velocidade máxima com potência constante é: no < Cris xn máx C, N CTC - Centro de Treinamento de Clientes 65 E Módulo 1 - Comando e Proteção e Cn + ave l Cc nd máxe 15 cn=d Lo n 05 0 e. u 05 LO 15 28 Í 4 Figura 1.41] — Enfiaquecimento de campo para valores de tensão e frequência acima dos nominais e Em função de que as formas de onda, tanto de tensão como de corrente, produzidas pelos conversores de frequência não são senoidais puras, ou seja, possuem um alto conteúdo de harmônicos de 5º, 7, 11º e 13º ordem, as perdas nos motores são maiores. Ainda, em função dos picos de tensão, o isolamento do motor deve ser dimensionado para suportar até o dobro da tensão nominal (linha). Portanto, faz-se necessário uma redução nas características nominais do motor de aproximadamente 15%; 1.3.5 SENTIDO DE ROTAÇÃO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Um motor de indução trifásico trabalhará em qualquer sentido dependendo da conexão com a fonte elétrica. Para inverter o sentido de rotação, inverte-se qualquer par de conexões entre motor e fonte elétrica. Os motores WEG possuem ventilador bidirecional, proporcionando sua operação em qualquer sentido de rotação, sem prejudicar a refrigeração do motor. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 66 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.4 CARACTERÍSTICAS DE ACELERAÇÃO 141 CONJUGADOS 1.4.1.1 CURVA DE CONJUGADO X VELOCIDADE Conforme foi explicado anteriormente, o motor de indução tem conjugado igual a zero à velocidade síncrona. À medida que a carga vai aumentando, a rotação do motor vai caindo gradativamente, até um ponto em que o conjugado atinge o valor máximo que o motor é capaz de desenvolver em rotação normal. Se o conjugado da carga aumentar mais, a rotação do motor cai bruscamente, podendo chegar a travar o rotor. Representando num gráfico a variação do conjugado com a velocidade para um motor normal, vai-se obter uma curva com aspecto representado na figura 1.42. Co — Conjugado básico: é o conjugado calculado em função da potência e velocidade sincrona; 716x P(cv). 794x P(kW) noCrpm) noCrpm) Co(kgfm) = Co(Nm)= 7094 x Plcv) 9555x P(kW) ns(rpm) ns(rpm) Cn — Conjugado nominal ou de plena carga: é o conjugado desenvolvido pelo motor à potência nominal, sob tensão e frequência nominais; ny — Rotação nominal; ns -— Rotação síncrona. Cmin — Conjugado mínimo: é o menor conjugado desenvolvido pelo motor ao acelerar desde a velocidade zero até a velocidade correspondente ao conjugado máximo. Na prática, este valor não deve ser muito baixo, isto é, a curva não deve apresentar uma depressão acentuada na aceleração, para que a partida não seja muito demorada, sobreaquecendo o motor, especialmente nos casos de alta inércia ou partida com tensão reduzida; Cmáx — Conjugado máximo: é o maior conjugado desenvolvido pelo motor, sob tensão e frequência nominais, sem queda brusca de velocidade. Na prática, o conjugado máximo deve ser o mais alto possível, por duas razões principais: e Omotor deve ser capaz de vencer, sem grandes dificuldades, eventuais picos de carga como pode acontecer em certas aplicações, como em britadores, calandras, misturadores e outras. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 67 Módulo 1 - Comando e Proteção Número de Pólos 2 4 6 8 Faixas de potências nominais Cp/ Ch | Conta! Cn) Conás! Co) Cp! Co | Conta! Co) Conáx! Co) Cp! Ch | Comin! Co) Conás! Cn] Cp! Co | Con! Co) Cá! Cn kw ev pu > 0,36 < 0,63 19 13 20 20 14 20 17 12 17 15 11 16 18 12 20 19 13 20 17 12 15 11 17 18 12 20 19 13 20 16 11 19 14 LO 18 17 11 20 18 12 20 16 11 19 14 LO 18 16 11 20 17 12 20 15 11 19 13 LO 18 15 LO 20 16 11 20 15 11 19 13 LO 18 15 LO 20 16 11 20 15 11 18 13 LO 17 14 LO 20 15 11 20 14 LO 18 12 0.9 17 13 0.9 19 14 LO 19 14 LO 18 12 0.9 17 12 0.9 19 13 LO 19 13 LO 12 0.9 17 11 08 18 12 0.9 18 12 0.9 17 11 08 17 LO 0.7 18 11 08 18 11 08 1 LO 0.7 16 0.9 0.7 17 LO 08 17 LO 08 17 0.9 0.7 16 08 0.6 17 0.9 07 17 0.9 0.7 16 0.9 0.7 16 0.75 0.6 16 0.75 16 16 0.75 0.6 16 0.75 0.6 16 0.65 os 16 0.65 0.5 L6 0.65 0.5 16 0.65 os 16 Tabela 1.4.1.2.1 — Conjugado com rotor bloqueado (Cp), Conjugado minimo de partida (Cmin) e Conjugado máximo (Cx) de motores de categoria N. Número de Pólos 4 6 8 Faixas de potências nominais | Cp/Cs Cod Ca | Co/G | Co Ca | Cool Ca] Cr/C | Coml Ca) Cras! Cu kW e pu >04<0,63 | >0,54<0,63 30 21 21 2.55 18 19 2.25 1.65 19 >063<10 |>086<14 2.85 1.95 20 2.55 18 19 2.25 165 19 >10<16 |>14<22 2.85 1.95 20 24 165 19 21 15 >16<25 >22<34 27 18 20 24 1.65 19 21 15 19 >25<4 >34<54 2.55 18 20 225 1.65 19 2.0 15 >4<63 >54<8,6 24 1.65 20 25 165 19 2.0 15 >63<10 >86<14 24 1.65 20 225 165 19 2.0 15 19 >10<16 >14 <22 2.25 165 20 21 15 19 2.0 14 >16<25 >0 <34 21 15 19 21 15 19 2.0 14 19 >25<40 >34 <54 20 15 19 20 15 19 2.0 14 >40<63 >54 <86 20 14 19 20 14 19 2.0 14 >63<100 | >86 <140 20 14 19 20 14 19 2.0 14 >100<160 | > 140 <220 20 14 19 20 14 19 2.0 14 Tabela 1.4.1.2.2 — Conjugado com rotor bloqueado (C,), Conjugado minimo de partida (Cmin) e Conjugado máximo (Cmix) de motores de categoria H. Os motores trifásicos de indução com rotor de anéis não se enquadram dentro destas categorias. Deverão ser atendidos os conjugados máximos especificados na norma da ABNT-EB 620. 1.4.1.2.4 CATEGORIA NY Esta categoria inclui os motores semelhantes aos de categoria N, porém, previstos para partida estrela-triângulo. Para estes motores na ligação estrela, os valores minimos do conjugado com rotor bloqueado e do conjugado mínimo de partida são iguais a 25% dos valores indicados para os motores categoria N. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 70 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.4.1.2.5 CATEGORIA HY Esta categoria inclui os motores semelhantes aos de categoria H, porém, previstos para partida estrela-triângulo. Para estes motores na ligação estrela, os valores minimos do conjugado com rotor bloqueado e do conjugado mínimo de partida são iguais a 25% dos valores indicados para os motores de categoria H. 1.4.1.3 CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES WEG Embora os motores WEG sejam, na sua maioria, declarados como pertencendo à categoria N, a exemplo da maioria dos motores encontrados no mercado, os valores reais típicos dos conjugados excedem em muito os exigidos em norma. Na maioria dos casos excedem até mesmo os mínimos exigidos para a categoria H. Isto significa uma curva conjugado x velocidade bastante alta, trazendo as seguintes vantagens: e Rápida aceleração em caso de partida pesada, como bombas de pistão, esteiras carregadas, cargas de alta inércia, compressores com válvulas abertas, etc. e Atendimentos de casos especiais, como os mencionados acima, com motores padrão de estoque, com vantagens de preço, prazo e entrega. e Permitem o uso de sistemas de partida com tensão reduzida, como chaves estrela- triângulo, em casos normais, sem prejuizo da perfeita aceleração da carga. e Devido ao elevado valor do conjugado máximo, enfrentam, sem perda brusca de rotação, os picos momentâneos de carga e as quedas de tensão passageiras. Isto é fundamental para o acionamento de máquinas sujeitas a grandes picos de carga, como britadores, calandras, etc. 142 INÉRCIA DA CARGA O momento de inércia da carga acionada é uma das características fundamentais para verificar, através do tempo de aceleração, se o motor consegue acionar a carga dentro das condições exigidas pelo ambiente ou pela estabilidade térmica do material isolante. Momento de inércia é uma medida da resistência que um corpo oferece a uma mudança em seu movimento de rotação em torno de um dado eixo. Depende do eixo em torno do qual ele está girando e, também, da forma do corpo e da maneira como sua massa está distribuída. A unidade do momento de inércia é kgm?. O momento de inércia total do sistema é a soma dos momentos de inércia da carga e do motor (J, =, +J.). No caso de uma máquina que tem “rotação diferente do motor” (por exemplo, nos casos de acionamento por polias ou engrenagens), deverá ser referida a rotação nominal do motor conforme a figura 1.44: CTC - Centro de Treinamento de Clientes n E Módulo 1 - Comando e Proteção Figura 1.44 — Momento de inércia em rotações diferentes 1], (=) Ny Figura 1.45 — Momento de inércia em velocidades diferentes Ne É n É n, É Je=J|j | +d|—| +d Ny Ny ny Onde: J.e — Momento de inércia da carga referido ao eixo do motor; J. — Momento de inércia da carga; nc — Rotação da carga; nx — Rotação nominal do motor. D= Int Je A inércia total de uma carga é um importante fator para a determinação do tempo de aceleração. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 72 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.4.4 | REGIME DE PARTIDA Devido ao valor elevado da corrente de partida dos motores de indução, o tempo gasto na aceleração de cargas de inércia apreciável resulta na elevação rápida da temperatura do motor. Se o intervalo entre partidas sucessivas for muito reduzido, isto levará a uma aceleração de temperatura excessiva nos enrolamentos, danificando-os ou reduzindo a sua vida útil. A norma NBR 7094 estabelece um regime de partida mínimo que os motores devem ser capazes de realizar: e Duas partidas sucessivas, sendo a primeira feita com o motor frio, isto é, com seus enrolamentos à temperatura ambiente e a segunda logo a seguir, porém, após o motor ter desacelerado até o repouso. e Uma partida com o motor quente, ou seja, com os enrolamentos à temperatura de 1egime. A primeira condição simula o caso em que a primeira partida do motor não foi bem sucedida, por exemplo, pelo desligamento da proteção, permitindo-se uma segunda tentativa logo a seguir. A segunda condição simula o caso de um desligamento acidental do motor em funcionamento normal, por exemplo, por falta de energia na rede, permitindo-se retornar o funcionamento logo após o restabelecimento da energia. Como o aquecimento durante a partida depende da inércia das partes girantes da carga acionada, a norma estabelece os valores máximos de inércia da carga para os quais o motor deve ser capaz de cumprir as condições acima, os valores fixados para motores de II, IV. VI e VII pólos estão indicados na tabela 1.4.4.1. Ao A Número de pólos Potência Nominal H IV VI vHI KW ev kgm? 0,4 0,54 0,0018 0,099 0,273 0,561 0,63 0,86 0,026 0,149 0,411 0,845 1,0 14 0,040 0,226 0,624 1,28 1,6 2,2 0,061 0,645 0,952 1,95 25 34 0,091 0,516 1,42 2,92 40 SA 0,139 0,788 2,17 4,46 6,3 8,6 0,210 1,19 3,27 6,71 10 14 0,318 1,80 4,94 10,2 18 22 0,485 2,74 7,56 15,5 25 34 0,725 4,10 11,3 23,2 40 s4 1,11 6,26 17,2 35,4 63 86 1,67 9,42 26,0 53,3 100 140 2,52 14,3 39,3 80,8 160 220 3,85 21,8 60,1 123 250 340 5,76 32,6 89,7 184 400 540 8,79 49,7 137 281 630 860 13,2 74,8 206 423 Tabela 1.4.4.1 —- Momento de inércia (J) - NBR7094 Notas: e Osvalores são dados em função de massa-raio ao quadrado. Eles foram calculados a partir da fórmula: CTC - Centro de Treinamento de Clientes 75 [en Módulo 1 - Comando e Proteção J=0,04x Px pó Onde: P — potência nominal em kW; p — número de pares de pólos. e Para valores intermediários de potência nominal, o momento de inércia extemo, deve ser calculado pela fórmula da nota acima. Para cargas com inércias maiores que o valor de referência da tabela 1.4.4.1, o que pode ocorrer, principalmente nas potências maiores ou para determinação do número de partidas permitidas por hora, deverá ser consultada a nossa engenharia de aplicação, indicando os seguintes dados da aplicação: n Potência requerida pela carga. Se o regime for intermitente, ver o último item: “ regime de funcionamento”, n Rotação da máquina acionada; . Transmissão: direta, correia plana, correias “V”, corrente, etc. - Relação de transmissão com croquis das dimensões e distâncias das polias se for transmissão por correia. - Cargas radiais anormais aplicadas à ponta do eixo: tração da correia em transmissões especiais, peças pesadas, presas ao eixo, etc. - Cargas axiais aplicadas à ponta do eixo: transmissões por engrenagem heliocoidal, empuxos hidráulicos de bombas, peças rotativas pesadas em montagem vertical, etc. n Forma construtiva se não for B3D, indicar o código da forma construtiva utilizada; n Conjugados de partida e máximos necessários: - Descrição do equipamento acionado e condições de utilização; - Momento de inércia ou GD? das partes móveis do equipamento, e a rotação a que está referida. n Regime de funcionamento, não se tratando de regime continuo, descrever detalhadamente o período típico de regime, não se esquecendo de especificar: - Potência requerida e duração de cada período com carga; - Duzação dos períodos sem carga (motor em vazio ou motor desligado); - Reversões do sentido de rotação; - Frenagem em contracorrente. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 76 Módulo 1 - Comando e Proteção WB 1.4.5 CORRENTE DE ROTOR BLOQUEADO 1.4.5.1 VALORES MÁXIMOS NORMALIZADOS Os limites máximos da corrente com rotor bloqueado, em função da potência nominal do motor é válido para qualquer número de pólos, estão indicados na tabela 1.4.5.1.1, expressos em termos da potência aparente absorvida com rotor bloqueado em relação à potência nominal, kva/cv ou kvakW. kva — potência aparente com rotor bloqueado cv potência nominal pao BAU pao BI,U cv P(cv)x1000" kW P(kW)x1000 Sendo: 1, — Corrente de rotor bloqueado, ou corrente de partida; U — Tensão nominal (V); P — Potência nominal (cv ou kW). Faixa de potências nominais Sp/ Sn kW ev kva/kW kva/cv >0,37<6,3 >0,5<8,6 13 9,6 >6,3<25 >8,6<34 12 88 >25<63 >34<86 q 8,1 >63<630 >86<856 10 TA Tabela 1.4.5.1.1 — Potência aparente com rotor bloqueado (Sp/Sn) para motores trifásicos — NBR 7094 1.4.5.2 INDICAÇÃO DA CORRENTE A indicação do valor da corrente de rotor bloqueado na placa de identificação do motor é prescrita na norma NBR 7094, a qual indica diretamente o valor de I,/ln que é a relação entre a corrente de rotor bloqueado e a corrente nominal. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 77 E Módulo 1 - Comando e Proteção ROTAÇÃO TIPO BAIXA ALTA 6 “ dA! Yi us Conjugado 8 4 a Constante É 3 2 b.5 b Us É , du Lam Potência 4 5 Constante a 3 LTe gos b Eri ; + Conjugado Variável 8 E 3 2 4 u Figura 1.47 — Resumo das ligações Dahlander 1.5.3 VARIAÇÃO DO ESCORREGAMENTO Neste caso, a velocidade do campo girante é mantida constante, e a velocidade do rotor é alterada de acordo com as condições exigidas pela carga, que podem ser: e Variação da resistência rotórica; e Variação da tensão do estator; e Variação de ambas, simultaneamente. Estas variações são conseguidas através do aumento das perdas rotóricas, o que limita a utilização desse sistema. 1.5.3.1 VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA ROTÓRICA Utilizado em motores de anéis. Baseia-se na seguinte equação: = 3xRyxI7 o Pp S=> DDD" = O xT O xT Onde: Piz — perdas rotóricas (W); wo — rotação sincrona em rad/s; T — torque ou conjugado do rotor; Ro — resistência rotórica (ohms); L — corrente rotórica (A). CTC - Centro de Treinamento de Clientes so [en A inserção de uma resistência externa no rotor faz com que o motor aumente o escorregamento (s), provocando a variação de velocidade. Na figura a seguir, vê-se o efeito do aumento do R.. Módulo 1 - Comando e Proteção Figura 1.48 — Curva de conjugado com variação da resistência rotórica 1.5.3.2 VARIAÇÃO DA TENSÃO DO ESTATOR E um sistema pouco utilizado, uma vez que também gera perdas rotóricas e a faixa de variação de velocidade é pequena. 1.5.4 VARIAÇÃO DA FREQUÊNCIA Ao se variar a frequência da tensão do estator, está se variando a velocidade do campo girante. Com isso pode-se variar a velocidade do rotor, mantendo-se constante o escorregamento da máquina e, portanto, as perdas podem ser otimizadas de acordo com as condições da carga. Ao se variar a frequência de alimentação do motor CA, varia-se sua velocidade sincrona, o que significa que todas as velocidades síncronas variam desde f=0 até a máxima fregiiência do conversor. O comportamento do motor, que corresponde a sua curva conjugado x velocidade, permanece da mesma forma, entretanto deslocada na rotação conforme a frequência, como mostra a figura 1.49. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 81 E Módulo 1 - Comando e Proteção Torque - rpm Figura 1.49 — Exemplo de curva de conjugado com tensão proporcional a frequência Teoricamente, existem duas faixas de atuação: uma com fluxo constante, até a fregiiência nominal, e outra com enfraquecimento de campo, correspondente àquela acima da fregiiência nominal, ou seja: f=0Hz até f,> ç = constante = fluxo constante; f > f, > U = constante = enfraquecimento de campo. Entretanto, na realidade, para que essa duas faixas se tornem possíveis de serem 1ealizadas, há necessidade das seguintes considerações: e Se um motor auto-ventilado trabalha com velocidade menor do que a nominal, terá sua capacidade de refrigeração diminuída. e A tensão de saída dos conversores apresenta uma forma não perfeitamente senoidal, o que implica em harmônicas de ordem superior, que provocam um aumento de perdas no motor. Devido a isto, é necessário reduzir conjugado e a potência, admissíveis no motor. Aconselha-se normalmente seguir a seguinte curva: CTC - Centro de Treinamento de Clientes 82 E Módulo 1 - Comando e Proteção ENROLAMENTO ISOLAMENTO CHAPAS CARCAÇA ALETAS TEMPERATURA QUEDA INTERNA aq QUEDA EXTERNA AMBIENTE I I l I I I | 8 Figura 1.51 Como visto anteriormente, interessa reduzir a queda interna (melhorar a transferência de calor) para poder ter uma queda externa a maior possível, pois esta é que realmente ajuda a dissipar o calor. A queda interna de temperatura depende de diversos fatores como indica a figura 1.51, onde as temperaturas de certos pontos importantes do motor estão representadas e explicadas a seguir: A —-— Ponto mais quente do enrolamento, no interior da ranhura, onde é gerado o calor proveniente das perdas nos condutores. AB -— Queda de temperatura na transferência de calor do ponto mais quente até os fios extemos. Como o ar é um péssimo condutor de calor, é importante que não haja “vazios” no interior da ranhura, isto é, as bobinas devem ser compactas e a impregnação com verniz deve ser perfeita. B Queda através do isolamento da ranhura e no contato deste com os condutores de um lado, e com as chapas do núcleo, do outro. O emprego de materiais modernos melhora a transmissão de calor através do isolante; a impregnação perfeita melhora o contato do lado interno, eliminando espaços vazios; o bom alinhamento das chapas estampadas melhora o contato do lado externo, eliminando camadas de ar que prejudicam a transferência de calor. BC Queda de temperatura por transmissão através do material das chapas do núcleo. C | - Queda no contato entre o núcleo e a carcaça. A condução de calor será tanto melhor quanto mais perfeito for o contato ente as partes, dependendo do bom alinhamento das chapas, e precisão da usinagem da carcaça. Superfícies irregulares deixam espaços vazios entre elas, resultando mau contato e, portanto, má condução do calor e elevada queda de temperatura neste ponto. CD -— Queda de temperatura por transmissão através da espessura da carcaça. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 85 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Graças a um projeto modemo, uso de materiais avançados, processos de fabricação aprimorados, sob um permanente Controle de Qualidade, os motores WEG apresentam uma excelente transferência de calor do interior para a superficie, eliminando “pontos quentes” no enrolamento. e Temperatura externa do motor: Era comum, antigamente, verificar o aquecimento do motor, medindo, com a mão, a temperatura externa da carcaça. Em motores modernos, este método primitivo é completamente errado. Como se viu anteriormente, os critérios modernos de projeto procuram aprimorar a transmissão de calor internamente, de modo que a temperatura do enrolamento fique pouco acima da temperatura externa da carcaça, onde ela realmente contribui para dissipar as perdas. Em resumo, a temperatura da carcaça não dá indicação do aquecimento interno do motor, nem de sua qualidade. Um motor frio por fora pode ter perdas maiores e temperatura mais alta no enrolamento do que um motor exteriormente quente. 1.6.1.2 VIDA ÚTIL DO MOTOR Sendo o motor de indução, uma máquina robusta e de construção simples, a sua vida útil depende quase exclusivamente da vida útil da isolação dos enrolamentos. Esta é afetada por muitos fatores, como umidade, vibrações, ambientes corrosivos e outros. Dentre todos os fatores, o mais importante é, sem dúvida a temperatura de trabalho dos materiais isolantes empregados. Um aumento de 8 a 10 graus na temperatura da isolação reduz sua vida útil pela metade. Quando se fala em diminuição da vida útil do motor, não se refere às temperaturas elevadas, quando o isolante se queima e o enrolamento é destruído de repente. Vida útil da isolação (em termos de temperatura de trabalho, bem abaixo daquela em que o material se queima), refere-se ao envelhecimento gradual do isolante, que vai se tornando ressecado, perdendo o poder isolante, até que não suporte mais a tensão aplicada e produza o curto-circuito. A experiência mostra que a isolação tem uma duração praticamente ilimitada, se a sua temperatura for mantida abaixo de um certo limite. Acima deste valor, a vida útil da isolação vai se tornado cada vez mais curta, à medida que a temperatura de trabalho é mais alta. Este limite de temperatura é muito mais baixo que a temperatura de “queima” do isolante e depende do tipo de material empregado. Esta limitação de temperatura refere-se ao ponto mais quente da isolação e não necessariamente ao enrolamento todo. Evidentemente, basta um ponto fraco no interior da bobina para que o enrolamento fique inutilizado. 1.6.1.3 CLASSES DE ISOLAMENTO Como visto acima, o limite de temperatura depende do tipo de material empregado. Para fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela combinação de vários materiais) são agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida útil. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 86 [en Módulo 1 - Comando e Proteção As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas e os respectivos limites de temperatura conforme NBR 7094 são as seguintes: Classe A (105 C); Classe E (120 C); Classe B (130'C); Classe F (155'€); Classe H (180'€). As classes B e F são as comumente utilizadas em motores normais. 1.6.1.4 MEDIDA DE ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA DO ENROLAMENTO É muito dificil medir a temperatura do enrolamento com termômetros ou termopares, pois a temperatura varia de um ponto a outro e nunca se sabe se o ponto da medição está próximo do ponto mais quente. O método mais preciso e mais confiável de se medir a temperatura de um enrolamento é através da variação de sua resistência ôhmica com a temperatura, que aproveita a propriedade dos condutores de variar sua resistência, segundo uma lei conhecida. A elevação da temperatura pelo método da resistência é calculada por meio da seguinte fórmula, para condutores de cobre: At=t,-t, BM (p3g5+ 1) + -t, Onde: At —é a elevação de temperatura; t; — temperatura do enrolamento antes do ensaio, praticamente igual a do meio refrigerante, medida por termômetro; t> — temperatura dos enrolamentos no fim do ensaio; ta — temperatura do meio refrigerante no fim do ensaio; R; — resistência do enrolamento antes do ensaio; R> — resistência do enrolamento no fim do ensaio. 1.6.1.5 APLICAÇÃO A MOTORES ELÉTRICOS A temperatura do ponto mais quente do enrolamento deve ser mantida abaixo do limite da classe. A temperatura total vale a soma da temperatura ambiente com a elevação de temperatura At mais a diferença que existe entre a temperatura média do enrolamento e a do ponto mais quente. As normas de motores fixam a máxima elevação de temperatura At, de modo que a temperatura do ponto mais quente fica limitada, baseada nas seguintes considerações: e A temperatura ambiente é, no máximo 40'C, por norma, e a cima disso as condições de trabalho são consideradas especiais, CTC - Centro de Treinamento de Clientes 87 [en Módulo 1 - Comando e Proteção Possuem um baixo custo, relativamente ao do tipo PT-100, porém, necessitam de relé para comando da atuação do alarme ou operação. Figura 1.53 — Visualização do aspecto externo dos termistores 1.6.2.3 TERMOSTATOS São detetores térmicos do tipo bimetálico com contatos de prata normalmente fechados, que se abrem quando ocorre determinada elevação de temperatura. Quando a temperatura de atuação do bimetálico diminuir, este volta a sua forma original instantaneamente permitindo o fechamento dos contatos novamente. Os termostatos podem ser destinados para sistemas de alarme, desligamento ou ambos (alarme e desligamento) de motores elétricos trifásicos, quando solicitado pelo cliente. São ligados em série com a bobina do contator. Dependendo do grau de segurança e da especificação do cliente, podem ser utilizados três termostatos (um por fase) ou seis termostatos (grupo de dois por fase). Para operar em alarme e desligamento (dois termostatos por fase), os termostatos de alarme devem ser apropriados para atuação na elevação de temperatura prevista do motor, enquanto que os termostatos de desligamento deverão atuar na temperatura máxima do material isolante. Chapa de estanho ou aço Cabos isolados Isolador de Cerâmica Terminal de aço Isolador Calça térmica de Contatos de prata composto epoxi Elemento ativo de disparo Figura 1.54 — Visualização do aspecto interno e externo do termostato Os termostatos também são utilizados em aplicações especiais de motores monofásicos. Nestas aplicações, o termostato pode ser ligado em série com a alimentação do motor, desde que a corrente do motor não ultrapasse a máxima corrente admissível do termostato. Caso isto ocorra, liga-se o termostato em série com a bobina do contator. Os termostatos são instalados nas cabeças de bobinas de fases diferentes. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 90 [en Módulo 1 - Comando e Proteção 1.6.2.4 PROTETORES TÉRMICOS São do tipo bimetálico com contatos normalmente fechados. Utilizados, principalmente, para proteção contra sobreaquecimento em motores de indução monofásicos, provocado por sobrecargas, travamento do rotor, quedas de tensão, etc. São aplicados quando especificados pelo cliente. O protetor térmico consiste basicamente em um disco bimetálico que possui dois contatos móveis, uma resistência e um par de contatos fixos. O protetor é ligado em série com a alimentação e, devido à dissipação térmica causada pela passagem da corrente através da resistência interna deste, ocorre uma deformação do disco, tal que, os contatos se abrem e a alimentação do motor é interrompida. Após ser atingida uma temperatura inferior à especificada, o protetor deve religar. Em função de religamento, pode haver dois tipos de protetores: e Protetor com religamento automático, onde o rearme é realizado automaticamente; e Protetor com religamento manual, onde o rearme é realizado através de um dispositivo manual. MONOFÁSICO TRIFÁSICO Disco I Z E ' Contotos (2) Esquema descritivo Figura 1.55 — Visualização do aspecto interno do protetor térmico O protetor térmico também tem aplicação em motores trifásicos, porém, apenas em motores com ligação Y. O seguinte esquema de ligação podera ser utilizado: 220V 440V Enrolamento Enrolamento do motor Aquecedor protetor Protetor térmico Aquecedor de protetor Protetor Disco bimetálico Figura 1.56 — Esquema de ligação do protetortérmico para motores trifásicos CTC - Centro de Treinamento de Clientes 91 E Módulo 1 - Comando e Proteção Vantagens: e Combinação de protetor sensível à corrente e a temperatura; e Possibilidade de religamento automático. Desvantagens: e Limitação da corrente, por estar o protetor ligado diretamente à bobina do motor monofásico; e Aplicação voltada para motores trifásicos somente no centro da ligação Y. Termoresistor Termistor Protetor Termostato AT (PT100) (PTC e NTC) Térmico Mecanismo de Resistência Resistor de - Contatos vei - calibrada avalanche móveis Contatos móveis proteção - Bimetálicos - Inserido no Di. ição Cabeça de bobina | Cabeça de bobina circuito Inserido no circuito isposição ç ç - Cabeça de bobina - Atuação direta Comando externo | Comando extemo | - Comando Forma de . - de atuação na de atuação na externo de Atuação direta atuação proteção proteção atuação na proteção - Corrente do Limitação de Corrente de Corrente de motor Corrente do motor corrente comando comando - Corrente do comando Tipo de Temperatura Temperatura Corrente e Corrente e sensibilidade P ? temperatura | temperatura Número de 3016 3 ou unidades por 30u6 30u6 1013 1 motor Tipos de Alarme e/ou Alarme e/ou - Desligamento : do desligamento desligamento ” Alarme e/ou Desligamento Gon desligamento Tabela 1.6.2.4.1 — Comparativa entre os sistemas de proteção mais comuns 1.6.2.5 PROTEÇÃO DE MOTORES DE ALTA TENSÃO WEG Na filosofia da proteção a ser adotada para um determinado motor pesam o tamanho do motor, o nível de tensão da rede de alimentação, o método de partida, a importância da contribuição de uma falta no motor para o sistema de alimentação, o grau de necessidade da operação do motor em questão para o processo industrial em curso, a politica de reposição de motores da empresa e considerações econômicas quanto ao custo da proteção em relação ao custo do motor e ao custo de uma paralisação no processo industrial. Serão abordados a seguir alguns tipos de proteções frequentemente utilizadas em motores de alta tensão. CTC - Centro de Treinamento de Clientes 92 [en Módulo 1 - Comando e Proteção b) Regime de Tempo Limitado (S2): O funcionamento da carga é constante e, durante certo tempo, inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico, seguido de um período de repouso de duração suficiente para testabelecer a igualdade de temperatura com o meio refrigerante (figura 1.58). a | Carga 77 ea” Vad Perdaselétricas | Aa [| ASSES ss: | max. Temperatura Ç No] LI Tempo Figura 1.58 Onde: tx — funcionamento em carga constante; Ormáx — temperatura máxima atingida. c) Regime Intermitente periódico (S3): A segiência de ciclos idênticos, cada qual incluindo um período de funcionamento a carga constante e um período de repouso. Neste regime o ciclo é tal que a corrente de partida não afete de modo significativo a elevação de temperatura (figura 1.59). Duração do ciclo EE portas crias | RS e, Carga Temperatura Tempo Figura 1.59 CTC - Centro de Treinamento de Clientes 95 E Módulo 1 - Comando e Proteção Onde: tx — funcionamento em carga constante; tr — repouso; Ormáx — temperatura máxima atingida. . ty Fator de duração do ciclo= —2-—100% ty ttp d) Regime Intermitente Periódico com Partidas (S4): Este regime tem uma seqiiência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida significativo, um periodo de funcionamento a carga constante e um período de repouso (figura 1.60). Duração do ciclo carga Bem Pesa Perdas elétricas D á 1 = , E | es T=[—| º máx fompardiura à PSAN Tempo Figura 1.60 Onde: tp — partida; tx — funcionamento em carga constante; tr — repouso; Ornáx — temperatura máxima atingida. tp +tw Fator de duração do ciclo = x 100% tn +lp ttp e) Regime Intermitente Periódico com frenagem elétrica (S5): A segiência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, um período de funcionamento a carga constante, um período de frenagem elétrica rápida e um período de repouso (figura 1.61). CTC - Centro de Treinamento de Clientes 96 E Módulo 1 - Comando e Proteção Duração do ciclo saga | Pes Dem | Perdas elétricas Temperatura Tempo Figura 1.61 Onde: tp — partida; tx — funcionamento em carga constante; tr — frenagem elétrica; tr — repouso; Omáx — temperatura máxima atingida. tptty+tr tptty tip +ta Fator de duração do ciclo = x 100% f) Regime de Funcionamento Periódico com Carga Intermitente (S6): A segiência de ciclos de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de funcionamento a carga constante e de um período de funcionamento em vazio, não existindo período de repouso (figura 1.62). Duração do ciclo Carga | Perdas elétricas Temperatura CTC - Centro de Treinamento de Clientes 97