UNIVERSIDADE POSITIVO NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS ENGENHARIA ELÉTRICA. Carlos Henrique Palma Kotinda Felipe Kotowski Wantuk

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1 UNIVERSIDADE POSITIVO NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS ENGENHARIA ELÉTRICA Carlos Henrique Palma Kotinda Felipe Kotowski Wantuk MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS DE ATÉ 100 CV Curitiba, 2008

2 Carlos Henrique Palma Kotinda Felipe Kotowski Wantuk MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS DE ATÉ 100 CV Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica, da Universidade Positivo, para obtenção de avaliação da disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), como requisito à obtenção do grau de Engenheiro Eletricista, sob a orientação da Profa. Ana Cristina Fermino. Curitiba, 2008

3 Dedicamos este trabalho a nossas famílias e a todos nossos amigos que nos acompanharam nesta grande jornada rumo ao sucesso.

4 Agradecemos primeiro a Deus pela benção da sabedoria a nós dispensada, por nos dar força e paciência para a superação dos obstáculos. Agradecemos nossas famílias e amigos por permanecerem ao nosso lado em todos os momentos.

5 Não se pode ensinar alguma coisa a alguém, podese apenas auxiliar a descobrir por si mesmo. Galileu Galilei

6 RESUMO O presente trabalho teve como objetivo construir um equipamento para medição da resistência de isolamento de um motor de indução trifásico, que fornece um relatório com o diagnóstico das condições deste, baseado no índice de polarização e índice de absorção. O equipamento será muito útil, principalmente, quando se necessita de diagnósticos rápidos em motores instalados no chão de fábrica. Serão realizadas também medições de tensão, corrente elétrica, potência elétrica, temperatura e velocidade do motor em rotações por minuto (RPM). As medições e resultados respeitarão completamente as normas regulamentadoras vigentes. Trifásico. Palavras-chave: Resistência de Isolamento, Diagnóstico, Motor de Indução

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Variação da resistência de isolamento com o tempo para enrolamentos classe B...16 Figura 2 Diagrama em blocos...20 Figura 3 Circuito medidor de temperatura...24 Figura 4 Circuito medidor de corrente elétrica...25 Figura 5 Circuito medidor de tensão...26 Figura 6 Circuito medidor de velocidade...27 Figura 7 Fonte de alimentação de 500 V CC...28 Figura 8 Circuito medidor da resistência de isolamento...29 Figura 9 Fluxograma de funcionamento...32 Figura 10 Tela 1, 2, 3 e tela de diagnóstico do display...33 Figura 11 Gráfico da temperatura versus tensão gerada...36 Figura 12 Gráfico da corrente elétrica versus tensão gerada 1º ganho...38 Figura 13 Gráfico da corrente elétrica versus tensão gerada 2º ganho...40 Figura 14 Gráfico da tensão medida versus tensão rebaixada...43 Figura 15 Layout das trilhas da PCI responsável pela manipulação de todas variáveis medidas...47 Figura 16 Layout dos componentes eletrônicos da PCI responsável pela manipulação de todas variáveis medidas...48 Figura 17 Circuito eletrônico da fonte de 500 Vcc...59 Figura 18 Circuito eletrônico do microcontrolador PIC 18F Figura 19 Circuito eletrônico do amplificador operacional, display e ganho de corrente...61 Figura 20 Circuito eletrônico fonte de alimentação do equipamento...62 Figura 21 Circuito eletrônico do tacômetro...62 Figura 22 Circuito eletrônico do medidor de tensão e relé de aplicação de 500 Vcc...63 Figura 23 Circuito eletrônico dos relés das três escalas de resistência de isolamento...64

8 LISTA DE QUADROS Quadro 1 Índice de Polarização...18 Quadro 2 Índice de Absorção...18 Quadro 3 Cronograma...33 Quadro 4 Relação entre temperatura e tensão gerada...35 Quadro 5 Relação entre corrente elétrica e tensão gerada 1º ganho...37 Quadro 6 Relação entre corrente elétrica e tensão gerada 2º ganho...39 Quadro 7 Relação entre tensão medida e tensão rebaixada...42 Quadro 8 Contador de rotação...43 Quadro 9 Relação da Fonte de 500 V CC...44 Quadro 10 Relação entre Resistência de Isolamento Medida e Tensão Gerada no Resistor Padrão...44 Quadro 11 Despesa com componentes e materiais utilizados no projeto...50 Quadro 12 Despesa com serviços contratados para o projeto...51 Quadro 13 Resistência de isolamento entre bobina e carcaça no motor Quadro 14 Resistência de isolamento entre bobinas no motor Quadro 15 Resistência de isolamento entre bobina e carcaça no motor Quadro 16 Resistência de isolamento entre bobinas no motor

9 LISTA DE SÍMBOLOS / ABREVIATURAS / SIGLAS A - Ampère ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas AmpOp - Amplificador Operacional A V C CA CC CI CV - Ganho de tensão - Capacitância - Corrente Alternada - Corrente Contínua - Circuito Integrado - Cavalo Vapor C - grau Celsius f - freqüência F - Faraday f.e.m - Força eletro-motriz G - Giga Hz - Hertz IP - Índice de Polarização k - quilo LCD - Display Cristal Líquido (Liquid Crystal Display) LED - Diodo Emissor de Luz (Light Emitting Diode) min - minuto mv - mili Volt NBR - Norma Brasileira Regulamentadora R - Resistência Rm - Resistência de isolamento do Motor RPM - Rotações por Minuto V - Volt V CA V CC TC - Tensão de Corrente Alternada - Tensão de Corrente Contínua - Transformador de Corrente

10 TTL - Transistor-Transistor Logic Ω - Ohm µ - micro

11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO PROBLEMA JUSTIFICATIVA OBJETIVOS ESPECÍFICOS Ensaios com o Motor Desligado Ensaios com o Motor em Funcionamento FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO Índice de Polarização e Absorção Classe de Isolamento e Temperatura ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS PRELIMINARES VISÃO GERAL DO PROJETO DESCRIÇÃO FUNCIONAL DOS BLOCOS Bloco 1 Motor Bloco 2 Grandezas Medidas Bloco 3 Processamento e Controle DIMENSIONAMENTO E MEMORIAL DE CÁLCULO Circuito de Medição de Temperatura Circuito de Medição de Corrente Elétrica Circuito de Medição de Tensão Circuito de Medição de Velocidade Fonte de Alimentação de 500 V CC Circuito de Medição da Resistência de Isolamento PROGRAMAÇÃO Descrição Geral Planejamento IMPLEMENTAÇÃO DESCRIÇÃO DA MONTAGEM TESTES, MEDIÇÕES E CONFIGURAÇÕES Circuitos de Medição (Hardware) CÓDIGO FONTE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO CUSTOS DO PROJETO Componentes e Materiais Serviços Contratados RESULTADOS MEDIÇÃO DE TEMPERATURA MEDIÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA MEDIÇÃO DE TENSÃO MEDIÇÃO DE VELOCIDADE MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO Ensaio no Motor Trifásico Ensaio no Motor Trifásico CONSIDERAÇÕES FINAIS...57 REFERÊNCIAS...58 ANEXOS...59

12 12 1 INTRODUÇÃO A razão de se construir um equipamento que mede a resistência de isolamento, os problemas existentes globalmente e como é possível a construção deste equipamento são itens que são detalhados nos tópicos a seguir. 1.1 PROBLEMA Motores trifásicos de indução são muito utilizados em indústrias, residências e edifícios, sendo de grande importância que estes se mantenham em boas condições de funcionamento. Todo motor sofre desgastes devido ao tempo de uso, umidade do ar, sujeira no ambiente, atritos, erros de fabricação, entre outros problemas. Diagnosticar um defeito ou a real condição de um motor não é um problema de solução fácil. Identificar preventivamente possíveis falhas de funcionamento poderá, entre outros benefícios, aumentar a vida útil destes equipamentos. O diagnóstico deve ser possível tanto para motores em funcionamento como, também, para motores na bancada de testes. 1.2 JUSTIFICATIVA Simplificar o processo de ensaio e diagnóstico de um motor trifásico de indução é importante. Em geral, o mesmo está localizado em ambientes de acesso difícil, sendo um item de preço elevado e que exige mão de obra especializada em sua manutenção. Já o diagnóstico exige equipamentos com custo elevado de aquisição e, além disto, é em geral muito dependente do operador. Este trabalho tem como objetivo a construção de um aparelho que possibilite a realização de testes em motores de indução trifásicos de até 100 CV e que seja,

13 13 ao mesmo tempo, de fácil operação e de baixo custo. Requisitos de portabilidade e autonomia também deverão ser observados neste tipo de equipamento. Assim, sendo o equipamento portátil e autônomo, espera-se com o mesmo tornar os procedimentos de manutenção e diagnóstico mais precisos e com menor custo operacional. 1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS O objetivo deste projeto é desenvolver um equipamento de medição e diagnóstico da resistência de isolamento de motores de indução trifásicos de até 100 CV. As medições realizadas por este equipamento respeitarão as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) relativas a ensaios. Como será portátil, o equipamento permitirá a visualização dos valores coletados em um display. Pretende-se que o equipamento seja capaz de efetuar grupos de ensaios, descritos a seguir, nos motores sob análise com os mesmos desligados e em funcionamento Ensaios com o Motor Desligado Neste grupo de ensaios de resistência de isolamento, o equipamento medirá as seguintes grandezas: resistência de isolamento; curto-circuito entre bobinas; temperatura da carcaça; curto-circuito entre a bobina e a massa; continuidade de cada bobina.

14 14 Ao final do processo de medição, o equipamento emitirá um relatório indicando o diagnóstico do motor, inclusive o índice de polarização e índice de absorção que indicam se o motor está seco, úmido, sujo ou limpo Ensaios com o Motor em Funcionamento Neste grupo de ensaios, o equipamento medirá as seguintes grandezas: corrente consumida; tensão de linha; potência consumida; temperatura da carcaça; velocidade de rotação. relatório. Os valores medidos serão atualizados em tempo real e não haverá emissão de

15 15 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Diversos são os fatores que diagnosticam a real condição de um motor trifásico. Resistência de isolamento é um fator importante. Não basta obter somente o valor desta resistência, é necessário o cálculo de índices que indicam se esta resistência é ideal ou não está em conformidade com o especificado em norma. Temperatura, classe de isolação, material utilizado também influenciam na resistência de isolamento e estes itens são abordados a seguir. 2.1 RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO É útil para a constatação de que o motor está em condições seguras de funcionamento, em relação à isolação dos fios das bobinas, sendo confiável, pois torna possível a detecção de qualquer falha na isolação entre bobinas e entre bobinas e massa. O ensaio para a medição da resistência de isolamento de um motor de indução é realizado sob condições específicas. É o parâmetro, geralmente, utilizado para definir o quociente da tensão contínua, aplicada pela corrente, em função do tempo medido a partir da aplicação de tensão. Neste ensaio, um valor de referência à resistência de isolamento deve ser encontrado para um intervalo de tempo de um minuto a 10 minutos. Um equipamento para uso nacional deve seguir as normas da ABNT correspondentes. A razão de se medir esta resistência é que ela serve para indicar o estado do enrolamento, através da indicação de valores mínimos recomendados, e para a obtenção do índice de polarização e absorção.

16 Índice de Polarização e Absorção Índice de polarização é a razão entre o valor da resistência de isolamento para 10 min. e o valor da resistência para um min. Este índice auxilia na verificação da situação do motor ensaiado, ou seja, se o mesmo está limpo ou sujo. Índice de absorção é a razão entre o valor da resistência de isolamento para um min. e o valor da resistência para 30 segundos. Este indica se o motor está seco ou úmido. Cada motor possui uma curva da variação da resistência em função do tempo quando aplicada uma tensão, curva que é padronizada e deve ser respeitada. O índice de polarização e absorção é indicativo da inclinação desta curva. Fonte: NBR , 2002 Figura 1 Variação da resistência de isolamento com o tempo para enrolamentos classe B A resistência de isolamento de um enrolamento aumenta, normalmente, com a duração de aplicação da tensão contínua de ensaio. O aumento geralmente é rápido no início

17 17 da aplicação da tensão e as leituras gradualmente se aproximam de um valor praticamente constante, na medida em que o tempo decorre. O valor da resistência para um minuto é útil para avaliar o estado da isolação quando comparações são feitas com dados anteriores e posteriores, obtidos de modo semelhante. Em um motor com enrolamento seco e limpo um valor praticamente constante de resistência de isolamento é alcançado num intervalo de tempo entre 10 e 15 minutos, e esta é a razão do índice de polarização utilizar a relação de 10 min. e um min. Caso o enrolamento esteja úmido ou sujo, este valor é geralmente alcançado em um minuto ou dois minutos após a tensão de ensaio ser aplicada. A seguir, é apresentada a equação para cálculo do índice de polarização e índice de absorção, que é a relação da resistência medida em 10 minutos e a resistência medida em um minuto e a relação da resistência medida em um minuto e a resistência medida em 30 segundos, respectivamente: Ip = R R 10 min 1min R Ia = R 1min 30seg Onde: Ip é o índice de polarização; Ia é o índice de absorção; R 10 min é a resistência de isolamento medida no instante 10 minutos; R 1 min é a resistência de isolamento medida no instante um minuto; R 30seg é a resistência de isolamento medida no instante 30 segundos. A seguir é apresentado o quadro com a característica de um motor de indução trifásico baseado em sue índice de polarização.

18 18 ÍNDICE DE POLARIZAÇÃO ENTRE 0,0 1,0 PERIGOSO ENTRE 1,0 1,5 POBRE ENTRE 1,5 2,0 QUESTIONÁVEL ENTRE 2,0 3,0 CONFIÁVEL ENTRE 3,0 4,0 BOM MAIOR QUE 4,0 --- EXCELENTE Fonte: NBR , 2002 Quadro 1 Índice de Polarização A seguir, é apresentado o quadro com a característica de um motor de indução trifásico baseado em sue índice de absorção. ÍNDICE DE ABSORÇÃO ENTRE 0,00 1,00 PERIGOSO ENTRE 1,00 1,10 POBRE ENTRE 1,10 1,25 QUESTIONÁVEL ENTRE 1,25 1,40 CONFIÁVEL ENTRE 1,40 1,60 BOM MAIOR QUE 1, EXCELENTE Fonte: NBR , 2002 Quadro 2 Índice de Absorção Classe de Isolamento e Temperatura A resistência de isolamento na maioria dos materiais varia inversamente com a temperatura, sendo que o limite da mesma depende do tipo de material empregado. Para fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento são agrupados em classe de isolamento. As classes são: A (105 ºC), E (120 ºC), B (130 ºC), F (155 ºC) e H (180 ºC), conforme a Norma Brasileira Regulamentadora (NBR) 7094, 2000.

19 19 A temperatura ambiente para ensaio é de no máximo 40 ºC conforme a norma e acima disso, as condições são consideradas especiais. A melhor forma de se medir a temperatura nos enrolamentos de um motor é pelo método da resistência. Com sensores de temperatura não se sabe se o ponto de medição é o mais quente, pois a temperatura varia de um ponto a outro. Se o valor de temperatura desejada não necessita ser totalmente preciso, o uso de um sensor é suficiente. Quando são realizados ensaios e há a necessidade de comparação da resistência de isolamento, é preciso fazer a correção de temperatura para 40 ºC. A norma NBR , 2002, contém a tabela de conversão de temperatura.

20 20 3 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS PRELIMINARES Os itens a seguir apresentam a visão geral, a descrição funcional de cada bloco, o dimensionamento e o memorial de cálculo, bem como a programação para o desenvolvimento do projeto. 3.1 VISÃO GERAL DO PROJETO Na figura 2 é apresentado o diagrama em blocos do projeto proposto. Figura 2 Diagrama em blocos

21 21 O sinal de temperatura coletado é analógico. Este sinal de tensão é amplificado para valores de zero a cinco V e enviado para uma entrada analógica do microcontrolador. A corrente consumida pelo motor é medida em uma faixa de zero a 1000 A e a converte em uma tensão de zero a um V, proporcionalmente. Esta tensão é amplificada para valores de zero a cinco V e enviada para outra entrada analógica do microcontrolador. A medição de tensão é feita com a utilização de um transformador de potencial de entrada 500 V CA e saída 5 V CA. Esta tensão é retificada e enviada a uma entrada analógica do microcontrolador. A velocidade é medida em RPM, é captada e transmitida através de pulsos em nível TTL para uma entrada digital do microcontrolador. Para a obtenção da resistência de isolamento o microcontrolador aciona uma fonte de 500 V CC que aplica esta tensão no motor. A resistência de isolamento é calculada a partir dos valores de tensão medidos em resistências padrão, utilizadas em um circuito divisor de tensão. Todas as grandezas medidas são mostradas num display de cristal líquido (LCD). Para o acesso do operador a algumas opções do equipamento, são disponibilizados botões de pulso e também de retenção. 3.2 DESCRIÇÃO FUNCIONAL DOS BLOCOS A função de cada bloco apresentado na figura 2 é descrita a seguir Bloco 1 Motor É o motor de indução trifásico que será ensaiado.

22 Bloco 2 Grandezas Medidas As cinco grandezas medidas neste bloco são descritas a seguir. Temperatura: o circuito amplifica o sinal de tensão gerado pelo LM35. Este C.I. gera uma f.e.m. de 10 mv/ºc, medindo temperaturas de 55 ºC até 150 ºC. O comportamento do LM35 é linear em todas as faixas de temperatura, portanto o microcontrolador possui um algoritmo para conversão de mv para ºC. O circuito é projetado para valores de temperatura de zero a 150 ºC. A saída deste circuito fornece valores de tensão de zero a cinco V CC, necessários ao microcontrolador; Corrente: é um circuito que amplifica e retifica tensão. Recebe de uma garra de corrente um sinal de tensão de zero a um V e amplifica-o para sinais de zero a cinco V CC. O comportamento da garra de corrente é linear, portanto, a saída de tensão do circuito também é linear. O sinal recebido e gerado pela garra é analógico e alternado, sendo necessário retificá-lo porque a entrada analógica do microcontrolador só recebe sinais contínuos; Tensão: é o circuito responsável por medir a tensão de uma linha e fase. É possível medir qualquer rede em até 500 V CA, não somente a tensão do motor. Para que sejam feitas as medições, este circuito utiliza um transformador de potencial que reduz o nível de tensão de 500 V para cinco V. A tensão de saída pode variar de zero a cinco V CC, proporcionalmente à entrada de zero a 500 V e compatíveis com a entrada analógica do microcontrolador; Velocidade: para definir-se a velocidade de um motor, são contados os números de pulsos de tensão enviados por um fototransistor polarizado por um fotodiodo. O circuito deste bloco recebe os pulsos emitidos pelo fototransistor e os transmite para uma entrada digital do microcontrolador. Cada volta do eixo do motor corresponde a um pulso; Resistência de Isolamento: este bloco coleta a tensão no resistor divisor de tensão (ver item 3.3.6), valores de zero a cinco V CC, enviando este sinal a uma entrada analógica do microcontrolador. Este valor de tensão é fundamental para o cálculo da resistência de isolamento. Baseado neste valor de tensão e conhecendo esta resistência padrão, o

23 23 microcontrolador calculará a resistência de isolamento baseada também no valor de tensão aplicada no motor ensaiado Bloco 3 Processamento e Controle Este bloco é constituído por quatro circuitos, descritos a seguir. Microcontrolador: é onde todos os sinais recebidos, dos blocos já citados, são processados. Todo o controle do equipamento é realizado neste circuito. O microcontrolador é responsável pelos cálculos da resistência de isolamento, da corrente elétrica, da potência consumida, da tensão medida, da velocidade do motor e da temperatura medida e também, pelo diagnóstico das condições do motor, índice de polarização e índice de absorção. Envia, ainda, todos estes valores calculados a um display para que possam ser visualizados. Os sinais dos botões que transmitem os comandos do operador também são recebidos por ele; Fonte de 500 V CC : gera a tensão a ser aplicada ao motor de indução para que seja feito o ensaio de resistência de isolamento. A fonte somente aplica os 500 V CC quando solicitado pelo microcontrolador; Teclado: é neste que o operador envia o comando para ligar o equipamento e iniciar os testes. Envia sinais digitais de nível TTL para o microcontrolador; Display: permite a visualização das variáveis medidas e do diagnóstico gerado. Ou seja, é a interface gráfica com o operador e recebe sinais digitais do microcontrolador. O display utilizado é do tipo LCD que possui quatro linhas e 16 colunas. 3.3 DIMENSIONAMENTO E MEMORIAL DE CÁLCULO seguir. A constituição dos circuitos que compõem os blocos já apresentados é detalhada a

24 Circuito de Medição de Temperatura O circuito que realizará a medição de temperatura ambiente ou de qualquer superfície até 150 ºC é mostrado na figura 3. Figura 3 Circuito medidor de temperatura O LM35 é o responsável pela transdução de temperatura em sinal de tensão. Foi utilizado devido o sinal de saída já ser linearizado. O sinal é amplificado pelo LM324 para poder ser utilizado com maior precisão pelo microcontrolador PIC que fará o processamento do sinal. O LM324 é utilizado, pois possui quatro Amplificadores Operacionais (AmpOp) integrados que serão usados no projeto. A seguir, calcula-se o ganho destes AmpOp. Av = 1+ 2,4k 1k Av = 3,4

25 25 O LM35 mede até 150 ºC gerando um valor de tensão de 1,5 V, respectivamente. Amplificando este sinal em 3,4 vezes, resultará um valor de 5,1 V, que é o valor máximo de leitura do microcontrolador PIC. O diodo Zener serve como garantia de que a tensão na entrada do PIC não será superior a cinco V CC Circuito de Medição de Corrente Elétrica Para a medição da corrente consumida por um motor de até 100 CV em funcionamento, é utilizado o circuito da figura 4. Figura 4 Circuito medidor de corrente elétrica A maior corrente consumida por um motor trifásico de 100 CV é na energização em 220 V, com um consumo de 250 A. O responsável pela transdução da corrente em valores de tensão é uma garra de corrente, muito acessível comercialmente, que gera um mv/a. O sinal é amplificado para valores maiores que podem ser medidos com multímetros convencionais. A amplificação é feita para valores de até cinco V CC com um diodo Zener na

26 26 saída, garantindo que não haverá mais do que cinco V CC. O circuito possui uma chave seletora, pois se for gerado um sinal de zero a cinco V CC proporcional a uma corrente de zero a 250 A, a medição de valores de corrente menores do que 50 A seria feita com pouca precisão. Esta seleção altera o ganho do amplificador, que é calculo da seguinte maneira: 1) Com a chave em 20 kω (para correntes de até 250 A): Av = 1+ 20k 1k Av = 21 2) Com a chave em 500 kω (para correntes de até 10 A): Av = k 1k Av = Circuito de Medição de Tensão da figura 5 a seguir. Para se medir tensão entre dois pontos, o PIC recebe o sinal dos terminais B3 e B4 Figura 5 Circuito medidor de tensão

27 27 Este circuito é capaz de medir tensões de até 500 V CA. As pontas de provas são conectadas nos terminais B1 e B2 do transformador com relação 500:5. Qualquer valor de tensão medido de até 500 V CA é transformado em um valor de tensão de zero a cinco V, que é retificada pela ponte de diodos, filtrada pelo capacitor e enviada para uma entrada analógica do PIC. O diodo Zener garante a não ultrapassagem de cinco V CC Circuito de Medição de Velocidade A velocidade do motor testado será medida em RPM. Uma entrada digital do microcontrolador PIC receberá pulsos de cinco V CC como referência de rotação. O circuito que gera estes pulsos é apresentado a seguir. Figura 6 Circuito medidor de velocidade O fototransistor L14G1 é polarizado pela luz emitida por um LED. A cada volta dada pelo eixo do motor, o PIC recebe um pulso indicando esta volta. O cálculo da velocidade do motor é feito pelo microcontrolador PIC.

28 Fonte de Alimentação de 500 V CC O circuito que gera a tensão de 500 V CC a ser aplicada ao motor de indução trifásico é apresentado na figura 7. Figura 7 Fonte de alimentação de 500 V CC O transformador utilizado possui entrada V e saída 500 V. O circuito apresentado funciona como um oscilador de cinco V CC em uma freqüência de 66,5 Hz. Cada transistor BD140 e 2N2907 é chaveado nesta freqüência e após serem polarizados, alimentam as bobinas de entrada do transformador alternadamente. A seguir, é apresentado o cálculo da freqüência de chaveamento: f = 1 R. C 1 f = f = 66, 5Hz 3 ( )

29 29 capacitor de 10 µf. A tensão de 500 V gerada é retificada por uma ponte de diodos e filtrada pelo Circuito de Medição da Resistência de Isolamento Aplicando 500 V CC entre bobinas ou entre bobina e carcaça do motor, o circuito apresentado a seguir mostra como é feito o cálculo da resistência de isolamento (Rm). Figura 8 Circuito medidor da resistência de isolamento A resistência de isolamento é calculada baseada na tensão nos resistores Re1, Re2 e Re3, de 10 kω, 200 kω ou 5 MΩ respectivamente, apresentados na figura 8. Estes resistores estão em série com a resistência de isolamento do motor. As três chaves existentes, RL1, RL2 e RL3 são a seleção da escala de resistência a ser medida. Estas chaves são contatos de três relés respectivamente. Comutando RL1 poderão ser medidas resistências de isolamento de um MΩ até 20 MΩ e comutando RL2 medir-se-ão resistências de 20 MΩ até 500 MΩ. Selecionando RL3 poderá ser medido de 500 MΩ até 10 GΩ. O diodo Zener é usado como proteção para que não se obtenha mais do que cinco V CC na saída. A seguir, apresentam-se os cálculos da resistência de isolamento:

30 30 V Re Re = V. ( R + R e m ) O valor da resistência de isolamento (Rm) varia de acordo com o motor ensaiado e por este motivo, tem-se três escalas de medição. A seguir, são apresentados exemplos de cálculo do ganho de tensão no resistor Re. 1. Na seleção RL1 (medição de 1 MΩ até 20 MΩ) Se, Rm = 20 MΩ V Re 10k = 500. VRe 249, 87mV (10k + 20M ) = Se, Rm = 1 MΩ V Re 10k = 500. VRe 4, 95V (10k + 1M ) = 2. Na seleção RL2 (medição de 20 MΩ até 500 MΩ): Se, Rm = 500 MΩ V Re 200k = 500. VRe 200mV (200k + 500M ) = Se, Rm = 20 MΩ V Re 200k = 500. VRe 4, 95V (200k + 20M ) = 3. Na seleção RL3 (medição de 500 MΩ até 10 GΩ) Se, Rm = 10 GΩ V Re 5M = 500. VRe 249, 9mV (5M + 10G) = Se, Rm = 500 MΩ V Re 5M = 500. VRe 4, 95V (5M + 500M ) = Este valor de 5 V na saída é intencional, pois é o valor máximo aceitável pela entrada analógica do PIC e também o valor máximo de cada escala.

31 PROGRAMAÇÃO Neste item serão apresentados os métodos, as ferramentas e o cronograma de implementação do projeto Descrição Geral O programa realizado para controlar os hardwares, processar os dados recebidos e fazer a interface gráfica com o operador estará embarcado no microcontrolador PIC18F452. Chamado de firmware, este é implementado em linguagem de programação C. A ferramenta de programação e compilação é o software PCW Compiler V3.31 e como ferramenta de auxílio, o software Borland C++ Builder V5.0. Para a gravação do PIC é utilizado o Icprog V1.05C e o WinPic800. O objetivo do microcontrolador é receber os dados provenientes dos circuitos mencionados anteriormente, por suas portas digitais e analógicas e processá-los. No microcontrolador é implementado um algoritmo que calculará os valores de temperatura, tensão, corrente, resistência de isolamento e todas as demais variáveis controladas, pois este microcontrolador recebe sinais digitais e analógicos de tensão e o importante para o operador do equipamento é saber o valor da grandeza medida. O microcontrolador é responsável também por toda a interface dos circuitos existentes, ou seja, a comunicação entre os blocos. O display gráfico que faz a interface com o operador também é manipulado pelo microcontrolador. A figura a seguir apresenta o fluxograma de funcionamento do equipamento.

32 32 Figura 9 Fluxograma de funcionamento

33 Planejamento no quadro a seguir. As atividades a serem desenvolvidas estão dispostas no cronograma apresentado Quadro 3 Cronograma O equipamento possui uma interface com o operador composta das quatro telas, apresentadas a seguir (os valores indicados são meramente demonstrativos). Figura 10 Tela 1, 2, 3 e tela de diagnóstico do display

34 34 4 IMPLEMENTAÇÃO Os itens a seguir descrevem os procedimentos de montagem, testes e configuração de software e hardware. 4.1 DESCRIÇÃO DA MONTAGEM O procedimento de montagem dos circuitos elétricos se iniciou em um protoboard e, depois de obtido o funcionamento desejado, os mesmos foram montados em uma placa universal. Cada circuito, já descrito anteriormente, foi montado separadamente um do outro. O circuito responsável pelo processamento e controle foi montado, inicialmente, já em uma placa de circuito impresso e não em protoboard, devido à sensibilidade e complexidade do circuito, principalmente na conexão do LCD. Este, para ser testado, deve estar com todas as conexões adequadas e um protoboard não oferece esta garantia. Durante os testes, a maior dificuldade foi obter os sinais idênticos aos calculados e desejados, pois componentes eletrônicos comerciais não possuem valores idênticos aos calculados. Outra dificuldade foi a escolha do AmpOp a ser utilizado. Vários amplificadores operacionais foram testados, mas o LM324 ofereceu o melhor desempenho. 4.2 TESTES, MEDIÇÕES E CONFIGURAÇÕES Como já mencionado, cada circuito foi montado separadamente, facilitando os testes e a localização de problemas.

35 Circuitos de Medição (Hardware) As medições dos sinais resultantes de cada placa de circuito impresso montada foram feitas com instrumentos calibrados e com certificação dos órgãos nacionais responsáveis. O primeiro teste realizado foi a verificação dos valores de cada componente utilizado. Todos os componentes foram medidos e, também, foram conferidas as descrições impressas em sua superfície. A seqüência de testes e medições é descrita a seguir. Circuito de medição de temperatura O quadro a seguir apresenta a relação entre a temperatura medida com um instrumento de medição certificado e a tensão gerada pelo circuito amplificador. Esta tensão é a utilizada pelo microcontrolador para o cálculo da temperatura a ser indicada no LCD. Temperatura medida com instrumento certificado [ºC] Sinal de saída no AmpOp [V] 22 0, , , , , , ,17 Quadro 4 Relação entre temperatura e tensão gerada A figura a seguir apresenta a curva desta relação e também a equação respectiva, onde no eixo x tem-se o sinal de tensão gerado e no y, a temperatura calculada. Esta equação está implementada no microcontrolador.

36 36 TEMP. (ºC) TEMPERATURA X TENSÃO y = 5,5701x ,975x + 4, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 TENSÃO (V) Figura 11 Gráfico da temperatura versus tensão gerada Circuito de medição de corrente elétrica com resistor de ganho de 22 kω O quadro a seguir apresenta a relação entre a corrente elétrica medida com um instrumento de medição certificado e a tensão gerada pelo circuito amplificador. Esta tensão também é utilizada pelo microcontrolador para o cálculo da corrente elétrica a ser indicada no display.

37 37 Corrente elétrica medida com instrumento certificado [A] Sinal de saída no AmpOp [V] 13,0 0,233 13,8 0,254 22,5 0,476 27,3 0,591 35,0 0,705 41,4 0,776 55,4 0,928 68,1 1,063 83,1 1,224 98,0 1, ,4 1, ,2 1, ,5 1, ,0 1, ,4 1, ,1 1, ,4 1, ,0 1, ,0 1,875 Quadro 5 Relação entre corrente elétrica e tensão gerada 1º ganho A figura a seguir apresenta a curva desta relação e também a equação respectiva, onde no eixo x tem-se o sinal de tensão gerado e no y, a corrente elétrica calculada. Esta equação está implementada no microcontrolador.

38 38 CORRENTE X TENSÃO 250 y = 159,62x 5-729,81x ,2x 3-865,18x ,84x - 25,373 CORRENTE (A) ,8 22,5 27, ,4 55,4 68,1 83, ,4 115,4 129,2 139, ,4 166,1 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 TENSÃO (V) Figura 12 Gráfico da corrente elétrica versus tensão gerada 1º ganho Circuito de medição de corrente elétrica com resistor de ganho de 510 kω O quadro a seguir apresenta a relação entre a corrente elétrica medida com um instrumento de medição certificado e a tensão gerada pelo circuito amplificador. Esta tensão também é utilizada pelo microcontrolador para o cálculo da corrente elétrica a ser indicada no display.

39 39 Corrente elétrica medida com instrumento certificado [A] Sinal de saída [V] 1,0 0,117 1,4 0,320 2,5 0,755 3,7 1,027 4,3 1,167 6,2 1,565 6,9 1,639 7,7 1,715 8,2 1,746 8,8 1,786 9,5 1,821 10,3 1,856 11,5 1,896 12,2 1,916 13,5 1,948 14,5 1,966 15,5 1,985 16,7 2,000 17,4 2,012 18,5 2,025 19,5 2,036 20,2 2,042 Quadro 6 Relação entre corrente elétrica e tensão gerada 2º ganho A figura a seguir apresenta a curva desta relação e também a equação respectiva, onde no eixo x tem-se o sinal de tensão gerado e no eixo y, a corrente elétrica calculada. Esta equação está implementada no microcontrolador.

40 40 25 CORRENTE X TENSÃO y = 14,787x 6-82,94x ,8x 4-184,6x ,93x 2-18,748x + 2,1828 CORRENTE (A) ,4 2,5 19,5 20,2 18,5 16,7 17,4 15,5 14,5 13,5 10,3 11,5 12,2 6,2 6,9 7,7 8,28,89,5 3,7 4,3 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 TENSÃO (V) Figura 13 Gráfico da corrente elétrica versus tensão gerada 2º ganho Circuito de medição de tensão O quadro a seguir apresenta a relação entre a tensão de linha medida com um instrumento de medição certificado e a tensão gerada pelo circuito rebaixador. Esta tensão é utilizada pelo microcontrolador para o cálculo da corrente elétrica a ser indicada no display.

41 41 Tensão medida com instrumento certificado [V CA ] Sinal de saída no transformador [V] 30,0 0, ,3 0, ,1 0, ,0 0, ,0 0, ,1 0, ,0 0, ,0 0, ,1 0, ,0 0, ,1 0, ,0 0, ,8 0, ,5 0, ,2 0, ,1 0, ,0 0, ,0 0, ,0 0, ,2 0, ,0 1, ,0 1, ,0 1, ,0 1, ,1 1, ,5 1, ,0 1, ,2 1, ,1 1, ,3 1, ,6 1, ,4 1,8700

42 42 Tensão medida com instrumento certificado [V CA ] Sinal de saída no transformador [V] 190,0 1, ,2 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 2, ,0 3, ,0 3, ,0 3, ,0 3, ,0 3,270 Quadro 7 Relação entre tensão medida e tensão rebaixada A figura a seguir apresenta a curva desta relação e também a equação respectiva, onde no eixo x tem-se o sinal de tensão rebaixado e no y, a tensão calculada. Esta equação está implementada no microcontrolador.

43 43 TENSÃO MEDIDA (V) TENSÃO MEDIDA X TENSÃO y = -6,9695x ,337x 5-356,13x ,15x 3-935,87x ,5x - 61,579 35,3 40, , , , ,8 95,5 100,2 105, , ,1 155,5 165,2 170,1 175,3 180,6 185, , ,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000 TENSÃO (V) Figura 14 Gráfico da tensão medida versus tensão rebaixada Circuito de medição de velocidade O quadro a seguir mostra os níveis de tensão gerados pelo gerador de pulso por rotação do eixo do motor elétrico. A cada volta completa do eixo do motor um pulso é enviado para uma entrada digital do microcontrolador. Emissão de luz Com obstáculo Sinal de Saída [V CC ] Sim Sim 5 Sim Não 0 Quadro 8 Contador de rotação

44 44 Circuito da fonte de alimentação de 500 V CC 5 Vcc para 500 Vcc. No quadro apresentado a seguir é exibida a relação de transformação da tensão de Tensão de Tensão de Tensão de entrada Tensão de saída no alimentação do no transformador saída da fonte transformador circuito [V CC ] [V CA ] [V CC ] [V CA ] Quadro 9 Relação da Fonte de 500 V CC Circuito de medição da resistência de isolamento O quadro apresentado a seguir contém a relação da resistência de isolamento (Rm) e a tensão gerada no resistor padrão (Re). São mostrados somente os valores máximos e mínimos nas três escalas. Os valores intermediários podem ser calculados pela equação apresentada no item Esta equação está implementada no microcontrolador. Tensão aplicada no motor [Vcc] Resistência de isolamento medida com instrumento certificado [MΩ] Resistor Padrão Re [kω] Tensão no Resistor Padrão [Vcc] , , , , , ,2499 Quadro 10 Relação entre Resistência de Isolamento Medida e Tensão Gerada no Resistor Padrão

45 CÓDIGO FONTE seguir. O código fonte implementado neste projeto possui a estrutura apresentada a INCLUSÃO DAS BIBLIOTECAS Define todas as bibliotecas utilizadas no programa. OPÇÕES DO LCD Define os pinos de dados e controle do display LCD de 4 linhas e 16 colunas. DECLARAÇÃO DAS FUNÇÕES E DEFINIÇÕES Foram declaradas as funções que são chamadas durante o ciclo do programa. É também a parte do programa onde é feita a definição de algumas variáveis. DECLARAÇÃO DAS FUNÇÕES PARA O LCD É a parte do programa em que são somente declaradas as funções para manipulação do LCD. VARIÁVEIS GLOBAIS Nesta parte são declaradas todas as variáveis globais do programa (Ex.: int, char, float...) ROTINAS DE INTERRUPÇÃO Campo que possui a rotina de interrupção do programa. É usada uma interrupção para a leitura e cálculo da velocidade do motor. PROGRAMA BASE MAIN Este campo é onde está o programa base, onde são chamadas as demais funções, interrupções. Esta parte trabalha em um ciclo ininterrupto, exceto quando há um comando, do operador, para parar.

46 46 FUNÇÕES Tela Inicial Esta função é chamada somente quando o equipamento é ligado ou reiniciado. É uma tela de apresentação do projeto. Tela 1 É a função que lê, calcula e manipula todas as variáveis que são apresentadas na tela 1. Tela 2 É a função que lê, calcula e manipula todas as variáveis que são apresentadas na tela 2. Tela 3 É a função que lê, calcula e manipula todas as variáveis que são apresentadas na tela 3. Tela 4 É a função que lê, calcula e manipula todas as variáveis que são apresentadas na tela 4. LCD No item 4 deste tópico são declaradas as funções do LCD e nesta parte é onde realmente são executadas as funções deste display.

47 PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO Nas figuras a seguir são apresentados os layouts da Placa de Circuito Impresso (PCI) responsável pela manipulação das variáveis velocidade, tensão, continuidade, temperatura, corrente elétrica e resistência de isolamento, ou seja, a placa de todo o circuito elétrico montado. Figura 15 Layout das trilhas da PCI responsável pela manipulação de todas variáveis medidas

48 48 Figura 16 Layout dos componentes eletrônicos da PCI responsável pela manipulação de todas variáveis medidas

49 CUSTOS DO PROJETO nos quadros a seguir. As despesas com materiais, mão de obra e serviços contratados, são apresentadas Componentes e Materiais O quadro a seguir contém a quantidade de componentes e os materiais utilizados em todo o projeto, inclusive em testes, e seus respectivos custos. Componentes e Materiais Quantidade Preço Unitário (peças) [R$] Total [R$] Resistor 33 Ω 1 0,01 0,01 Resistor 39 Ω 2 0,01 0,02 Resistor 470 Ω 1 0,01 0,01 Resistor 1 kω 11 0,01 0,11 Resistor 2,4 kω 1 0,01 0,01 Resistor 10 kω 1 0,01 0,01 Resistor 20 kω 2 0,01 0,02 Resistor 100 kω 1 0,01 0,01 Resistor 500 kω 2 0,01 0,02 Potenciômetro 470 Ω 1 1,10 1,10 Circuito Integrado LM35 1 0,52 0,52 Circuito Integrado LM ,58 0,58 Diodo Zener 5 V 4 0,50 2,00 Garra de corrente 1 115,00 115,00 Chave seletora de uma posição 4 2,50 10,00 Chave seletora de duas posições 1 2,50 2,50 Transformador 500/5 V - 10 W 1 5,00 5,00 Transformador 5/500 V - 10 W 1 5,00 5,00 Diodo retificador 1N ,15 1,20 Capacitor eletrolítico 10 µf/50 V 3 0,50 1,50

50 50 Componentes e Materiais Quantidade Preço Unitário (peças) [R$] Total [R$] Capacitor eletrolítico 470 µf/50 V 1 0,60 0,60 Capacitor eletrolítico 1 µf/630 V 1 0,40 0,40 Bateria de 12 Vcc 1 30,00 30,00 Conjunto fotodiodo - fototransistor 1 1,10 1,10 Transistor BD ,00 2,00 Transistor 2N ,40 4,80 LED vermelho 2 0,30 0,60 Buzzer de cinco V 1 1,20 1,20 Placa universal 2 8,00 16,00 Display gráfico LCD 128 x ,00 40,00 Microcontrolador PIC 18f ,00 22,00 Cabo banana - banana 2 4,00 8,00 Conector banana fêmea 2 0,50 1,00 Flat cable 1 1,50 1,50 Base torneada 40 pinos 1 4,00 4,00 Caixa de Acrílico 1 50,00 50,00 Total do Projeto (R$) 327,78 Quadro 11 Despesa com componentes e materiais utilizados no projeto

51 Serviços Contratados O custo com mão de obra terceirizada, contratada para a confecção dos transformadores utilizados no projeto, consta no quadro a seguir. Descrição Mão de obra para confecção de transformadores Quantidade Preço Unitário [R$] Total [R$] 01 30,00 30,00 Quadro 12 Despesa com serviços contratados para o projeto

52 52 5 RESULTADOS Depois da implementação de cada circuito que compõe o equipamento, foram realizados os testes para a verificação do funcionamento do mesmo. Os resultados obtidos e a análise dos mesmos são apresentados a seguir. 5.1 MEDIÇÃO DE TEMPERATURA O proposto no projeto era medir temperaturas de zero a 150 ºC. O circuito implementado mede os valores esperados de temperatura. 5.2 MEDIÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA O equipamento é capaz de medir correntes elétricas de zero a 200 A, sendo estes os valores esperados. Foi necessário instalar uma chave seletora para duas faixas de medição de corrente. Na primeira seleção é possível medir correntes de zero a 20 A, valor este acima do esperado (10 A). Na segunda seleção da chave, é possível medir correntes de 20 até 200 A, confirmando o funcionamento correto do equipamento.

53 MEDIÇÃO DE TENSÃO Esperava-se que o circuito realizasse de medições de tensão de zero até 500 V. O objetivo foi alcançado, mas na faixa de zero até 30 V, porém, estas medições não se apresentaram confiáveis, quando comparadas com as medições realizadas com multímetros certificados. Nesta faixa de valores de tensão, o equipamento apresentou instabilidade. Acima de 30 V, todas as medições de tensão estavam corretas e confiáveis para valores de tensão até 500 V. 5.4 MEDIÇÃO DE VELOCIDADE Motores comerciais, normalmente, não apresentam velocidades acima de 3600 RPM, exceto em aplicações especiais. Mesmo com estas condições, o equipamento montado está apto a medir valores muito acima. O máximo valor medido foi de RPM e nesta condição, foi empregado um gerador de funções para obter-se uma onda quadrada com nível TTL. O máximo valor medido com o tacômetro construído foi 3600 RPM, pois não havia um motor de velocidade maior. 5.5 MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ISOLAMENTO O equipamento desenvolvido foi projetado para medir resistências de zero a até MΩ. Vários testes foram realizados nas três escalas implementadas: de zero a 20 MΩ, de 20 a 500 MΩ e de 500 a MΩ. Em todas as escalas, foi aplicada a tensão de 500 V CC em vários motores trifásicos, sob condições diversas. A medição da resistência de isolamento foi feita entre as bobinas e entre a bobina e carcaça. Todos os valores medidos foram

54 54 comparados com medições feitas por megôhmetros certificados, nas mesmas condições dos testes realizados, e apresentaram os valores esperados. Terminados os testes, o equipamento indicou no display LCD o diagnóstico com o índice de polarização, o índice de absorção e a característica do motor de acordo com os valores esperados (quadros 1 e 2). Nos itens a seguir, são apresentados os valores obtidos, com o equipamento desenvolvido, para dois motores em diferentes condições Ensaio no Motor Trifásico 1 Nos quadros 13 e 14 a seguir, são apresentados valores de resistência de isolamento do primeiro motor ensaiado sob uma temperatura ambiente de 23 ºC e seus respectivos índices calculados após 10 minutos de teste. Resistência de Instante de isolamento tempo medida [MΩ] 30 segundos minuto minutos 665 Índice de Índice de polarização Absorção 0,99 1,00 Diagnóstico Motor sujo e úmido Quadro 13 Resistência de isolamento entre bobina e carcaça no motor 1.

55 55 Resistência de Instante de isolamento tempo medida [MΩ] 30 segundos 15 1 minuto minutos 16 Índice de Índice de polarização Absorção 1,00 1,01 Diagnóstico Motor sujo e úmido Quadro 14 Resistência de isolamento entre bobinas no motor Ensaio no Motor Trifásico 2 Nos quadros 15 e 16 a seguir, são apresentados valores de resistência de isolamento do segundo motor ensaiado sob uma temperatura ambiente de 23 ºC e seus respectivos índices calculados após 10 minutos de teste. Resistência de Instante de isolamento tempo medida [MΩ] 30 segundos minuto minutos 3965 Índice de Índice de polarização Absorção 1,56 0,99 Diagnóstico Motor sujo e seco Quadro 15 Resistência de isolamento entre bobina e carcaça no motor 2

56 56 Resistência de Instante de isolamento tempo medida [MΩ] 30 segundos minuto minutos 2760 Índice de Índice de polarização Absorção 1,63 0,94 Diagnóstico Motor sujo e seco Quadro 16 Resistência de isolamento entre bobinas no motor 2 Observa-se, portanto, a partir dos resultados apresentados nos quadros 13, 14, 15 e 16, que o equipamento desenvolvido apresenta os valores esperados para a resistência de isolamento, independentemente se a medição foi entre as bobinas ou entre a bobina e a carcaça.

57 57 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS O trabalho realizado teve como objetivo principal diagnosticar as condições de motores de indução trifásicos de até 100 CV, através da medição da resistência de isolamento. Por se tratar de um produto portátil para ser usado principalmente em chão de fábrica, o equipamento é capaz de medir outras grandezas também. São elas: tensão, corrente elétrica, potência consumida, temperatura e velocidade de rotação do motor. Diversas são as formas de se diagnosticar as condições de um motor elétrico, mas o método da resistência de isolamento foi escolhido por ser o mais utilizado em uma indústria. Os valores das grandezas podem ser visualizados em tempo real em um display e a interface com o operador é realizada com o auxílio de botões instalados na carcaça do equipamento. Os cálculos do índice de absorção e índice de polarização são realizados automaticamente, obtendo-se medições precisas. Os circuitos eletrônicos foram montados com todas as peças comercializadas em território nacional, não havendo a necessidade de importação. O layout do equipamento foi desenvolvido seguindo os padrões dos equipamentos similares existentes no mercado, para que não haja rejeição na sua operação. Portanto, este equipamento possui o diferencial de medir várias grandezas em um mesmo instrumento, é portátil, de fácil manuseio e segue as normas ABNT vigentes. Um problema a ser melhorado futuramente é o alto consumo de energia elétrica do equipamento, pois é necessário utilizar uma bateria que forneça uma corrente elétrica acima de 1,3 A. O uso de transformadores é muito funcional, mas ocupa um grande espaço no equipamento, limitando a sua compactação. Apesar destas dificuldades, não houve empecilhos que tornassem o equipamento inviável e impossibilitassem sua confecção. A vantagem dos circuitos montados é que estes possuem componentes comerciais, a tecnologia empregada no seu desenvolvimento é a mesma de equipamentos já existentes e apresenta a mesma eficiência destes, mas com um custo reduzido. É um projeto que pode servir como base para muitos outros, pois motores de indução trifásicos são usados há muitas décadas e certamente continuarão a serem usados, necessitando de manutenção e principalmente de diagnósticos baseados na medição da resistência de isolamento e seus respectivos índices.

58 58 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR5383-1: Máquinas elétricas girantes. Parte 1: Motores de indução trifásicos Ensaios. Rio de Janeiro, FITZGERALD, A. E; KINGSLEY JR., C; KUSKO, A. Máquinas Elétricas: São Paulo: McGraw Hill do Brasil, TREINAMENTO DE COMANDO E PROTEÇÃO DE MOTORES, módulo 1, 2005, Jaraguá do Sul. Treinamentos... Jaraguá do Sul: Weg Indústrias S.A., KOTINDA, C. H. P. Ensaios de máquinas elétricas. 4 f. Trabalho acadêmico (Ensaios de Máquinas Elétricas) Departamento Acadêmico de Eletrotécnica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, MARQUES, J. L. B. EEL 7300 Eletrônica Aplicada (Versão 1): Florianópolis, SC,2002. INVERSOR MULTIUSO. Disponível em: < Acesso em 14/4/2008. PIC 18F452. Disponível em: < =en010296>. Acesso em 20/3/2008. ALL DATASHEET. Disponível em: < Acesso em 11/2/2008. SEMAGE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL. Resistência de Isolamento. Curitiba, p. Relatório Técnico.

59 59 ANEXOS Nas figuras a seguir são apresentados os circuitos, desenhados no software Protel, que compõem o equipamento desenvolvido. Figura 17 Circuito eletrônico da fonte de 500 Vcc

60 60 Figura 18 Circuito eletrônico do microcontrolador PIC 18F452

61 61 Figura 19 Circuito eletrônico do amplificador operacional, display e ganho de corrente

62 62 Figura 20 Circuito eletrônico fonte de alimentação do equipamento Figura 21 Circuito eletrônico do tacômetro

63 63 Figura 22 Circuito eletrônico do medidor de tensão e relé de aplicação de 500 Vcc

64 64 Figura 23 Circuito eletrônico dos relés das três escalas de resistência de isolamento