Raquel Netto Cavallari do Nascimento IFG/Goiânia. Aylton José Alves - aylton.alves@ifg.edu.br IFG/Goiânia

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1 CONTROLE DE MIT PELA RESISTÊNCIA DO ROTOR VERSUS COTROLE POR INVERSORES DE FREQUÊNCIA - UMA PERSPECTIVA DA EFICIÊNCIA E DA QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA Raquel Netto Cavallari do Nascimento raquelnettocn@gmail.com IFG/Goiânia Aylton José Alves - aylton.alves@ifg.edu.br IFG/Goiânia PIBIC, Edital Nº 005/03 Resumo O potencial de racionalização de energia elétrica foi testado pela utilização de motores de indução em que a velocidade e a carga do sistema são variáveis. A avaliação experimental valida e utiliza-se das relações de Rateaux, que não implicam em introdução de perdas de carga e o tempo de funcionamento não é alterado, correlacionaram: velocidade da motobomba, carga do sistema e potência elétrica consumida, em sistemas de bombeamento. Os testes realizados em laboratório compararam o acionamento de motores de indução com rotores em gaiola com velocidade controlada através de inversores de frequências e motor de indução de rotor bobinado com controle de velocidade através de resistências variáveis no rotor. São apresentados resultados, que possibilitam uma avaliação comparativa entre as vantagens e desvantagens de se utilizar motores de indução com rotores em gaiola, com velocidade controlada por inversores de frequências ou motores de rotor bobinado com controle por escorregamento. Embora máquinas de indução de rotor bobinado sejam consideradas ultrapassadas as vantagens apresentadas podem resgatar os estudos para a produção desse tipo de motor pois apesar do custo de construção da máquina o drive de acionamento possui valor bastante inferior ao inversor de frequência. Palavras-Chave Racionalização, controle, velocidade.

2 Objetivos Comparar o controle de MIT por inversores de frequência e controle por escorregamento. Comparar os métodos de controle em níveis de FP e Harmônicos gerados. Comprovar a eficiência da técnica de controle para racionalizar o consumo de energia ativa. Justificativa/Fundamentação teórica No projeto de bombas hidráulicas visa-se, especificamente, o recalque de determinada vazão em certa altura manométrica. Mudanças na vazão e ou na altura manométrica, irão por sua vez implicar alterações na potência necessária ao acionamento e no rendimento [], [3], [], [4]. Desta forma, cada bomba tem aplicação em termos de grandezas que interferem em seu funcionamento conhecida como curva característica da bomba. Variando-se a rotação de acionamento, muda-se a curva característica da bomba, ou seja a cada ponto (H, Q ) em rotação n, corresponde em semelhança mecânica a outro ponto (H, Q ) sob rotação n [5]. As relações de Rateaux expressam, as mudanças nas grandezas do sistema, estão apresentadas em (). Q Q n n ; H H n n ; P P n n 3 () Metodologia I) Simular o desempenho de motor elétrico de indução, utilizando-se das relações de Rateaux (P, H, n), considerando variações de velocidade, em relações ao a nominal, para baixo, menor que 0 %; II) Testar o desempenho do MIT em bancada laboratorial; II-a) testar o desempenho do motor alimentado diretamente da rede, nas condições nominais de

3 velocidade, carga e frequência (n 0,H 0 ) e com variação da carga em frequência nominal (n i, H i ); II-b) testar o desempenho do motor alimentado com inversor de frequência em 60 Hz, e em carga variável. A carga seguindo as variações propostas nas relações de Rateaux; II-c) com controle de velocidade pela variação das resistências do rotor, e carga. III) Confrontar os resultados elétricos do MIT obtidos no item (II), pela aplicação das duas técnicas de controle de velocidade com as condições estabelecidas pelas relações de Rateaux item (I). Medir as perdas do inversor de frequência em condições de carga, velocidade e frequência nominais, estimar as perdas por escorregamento na técnica de controle por resistências do rotor. Resultados e discussão A Figura (a) apresenta as curvas comparando as potências ativas simuladas e medidas, para as técnicas de controle de velocidade por inversor de frequências e através das resistências do rotor em relação as potências simuladas pelas relações de Rateaux. As duas técnicas de controle racionalizam a potência elétrica consumida. A figura (b) apresenta as curvas comparando as potências aparentes consumidas nos dois casos. A 500 RPM, pelo controle de resistências do rotor, S(RR), e pelo controle através do inversor de frequências, S(INV), a diferença entre elas foi de 9; 89 %. 3

4 Figura : (a)potência ativa (b) Potência aparente. O fator de potência médio com acionamento a partir do inversor de frequência é de dez pontos percentuais menor do que para o controle com resistências do rotor, o que implica, aproximadamente, na mesma diferença nos resultados da potência aparente. Considerações finais A técnica de controle de velocidade, através das resistências do rotor em motor de indução, do tipo rotor bobinado, apresentou substanciais vantagens, em relação ao inversor de frequência, para operar em regime permanente de trabalho, em sistemas que exijam variações de velocidade abaixo da nominal e em faixa relativamente pequena, como é o caso de aplicação em sistemas de bombeamento para a irrigação, onde a carga é por natureza variável devido ao desnível do terreno. Referências [] ALVES, A. J., DE OLIVEIRA, L. F., AND DE OLIVEIRA, A. M. Verificação das relações de rateaux pelo emprego de um inversor de freqüência. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 6, 3 (00), [] ALVES, A. J., DE OLIVEIRA, L. F., DE OLIVEIRA, A. M., MARRA, E., ANTONIO, M., LOURENÇO, M., AND CENDES, F. Conversor de frequência aplicado na eficientização de sistemas de irrigação do tipo pivô central. Eletrnica de Potia (006), [3] ALVES, A. J., DE OLIVEIRA, L. F., AND DE OLIVEIRA, A. M. A. Inversores de de freqüência um método para avaliar seu uso a fim de racinalizar o consumo de energia elétrica em sistemas de irrigação a pivôcentral. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental (00). [4] HANSON, B., WEIGAND, C., AND ORLOFF, S. Performance of electric irrigation pumping plants using variable frequency drives. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 3 (996),

5 [5] YANAGI JR, T., FERREIRA, E., COLOMBO, A., AND MELLO, C. D. Método matemático para a estimativa analítica das curvas de desempenho de bombas centrífugas. Revista Ciência e Agrotecnologia, Lavras, 4 (997),