WEG EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE DE ENGENHARIA MECÂNICA COORDENADORIA DE DE ESTÁGIO DO CURSO DE DE ENGENHARIA MECÂNICA CEP FLORIANÓPOLIS -- SC -- BRASIL PER RÍODO: DE 09/02/2010 A 09/07/2010 WEG EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS ALUNO: GUSTAVO MARCHIONI PESSOA DENADAI SUPERVISOR: ANDRÉ LUIS DA COSTA ORIENTADOR:DR. ENG. LAURO CÉSAR NICOLAZZI Jaraguá do Sul, 12 de julho de 2010

2 Conteúdo 1. Introdução Atividades realizadas Motores fabricados pela WEG Máquinas Motores Síncronos Trifásicos: Geradores Síncronos: Motores de Indução Trifásicos: Motores de Corrente Contínua: Conclusão Referências Bibliográficas... 15

3 1. Introdução O relatório final encerra uma fase de grande importância na formação do acadêmico, pois o estágio é a entrada no mercado de trabalho, e no meu caso também foi um treinamento para que posteriormente assumisse a função de analista de vendas. O estágio de cinco meses na área de Vendas Internacionais possibilitou trabalho em conjunto com a Engenharia da WEG Máquinas e filiais/distribuidores da WEG. Neste último relatório será apresentado um breve resumo das atividades realizadas durante os cinco meses de estágio realizado no Departamento de Vendas Internacionais na WEG Máquinas. A área de atuação da WEG Máquinas também será apresentada de acordo com os produtos fabricados por esta divisão da WEG Equipamentos Elétricos S.A.

4 2. Atividades realizadas Durante as mais de 800 horas de estágio foram realizadas atividades adicionais ao treinamento de analista de vendas, das quais se destacam as citadas a seguir: 17/03: Treinamento sobre a Norma ABS - TBG relativa a especificações navais. 08/04: Palestra METRIX (fabricante de sensor de vibração) 09/04: Palestra sobre Comunicação Visual 14/04: Palestra sobre a WEG UK (WUK) 27 e 28/04: Curso: Desenvolvimento Comportamental para Estagiários 29/04: Treinamento motor CC - Dimensionamento, emissão de folha de dados 30/04: Palestra de Mineração 05/05: Curso Comando integrado de levantamento das escovas - Motores de rotor bobinado 07/05: Visita com clientes e funcionários da WEG Austrália a WEG Transformadores em Blumenau e a WEG Química em Guaramirim 10 a 14/05: Curso WEG - Inversores de Frequência 18 e 20/05: Curso Características e Especificações de Motores Alta Tensão 20/05: Apresentação Segmento Mercado Hidrogerador 01.06: Apresentação Segmento de Mercado Generation (turbo) 07 e 08/06: Curso Características, Especificações e Dimensionamento de Motores Elétricos CA de Baixa Tensão 23/06: Apresentação do mercado de Power Plants

5 3. Motores fabricados pela WEG Máquinas 3.1 Motores Síncronos Trifásicos: O motor síncrono é um tipo de motor elétrico muito útil e confiável com uma grande aplicação na indústria. Entretanto, pelo fato do motor síncrono ser raramente usado em pequenas potências, muitos que se sentem bem acostumados com o motor de indução por causa de suas experiências com acionadores menores, se tornam apreensivos quando se deparam com a instalação de um motor síncrono nos seus sistemas. O motor síncrono é bastante semelhante ao motor de indução no seu aspecto geral, embora usualmente os motores síncronos possuam potência elevada e rotação mais baixa quando comparado com o motor de indução normal. Tipicamente, o motor síncrono tem um comprimento de núcleo pequeno e um diâmetro grande quando comparado com o motor de indução. Assim como no motor de indução polifásico, a circulação de corrente no enrolamento distribuído do estator produz um fluxo magnético com polaridade alternada norte e sul que progride em torno do entreferro numa velocidade diretamente proporcional a freqüência da fonte de alimentação e inversamente proporcional ao número de pares de pólos do enrolamento. O rotor do motor síncrono difere consideravelmente do rotor do motor de indução. O rotor tem pólos salientes correspondentes ao número de pólos do enrolamento do estator. Durante operação normal em regime, não há nenhum movimento relativo entre os pólos do rotor e o fluxo magnético do estator; portanto não há indução de tensão elétrica no rotor pelo fluxo mútuo e, portanto, não há excitação proveniente da alimentação de corrente alternada. Os pólos são enrolados com muitas espiras de fio de cobre isolado e quando a corrente contínua passa pelos enrolamentos, os pólos se tornam alternativamente pólos magnéticos norte e sul. Até o começo dos anos sessenta a excitação em CC tinha que ser aplicada no campo através dos porta-escovas e dos anéis coletores. Entretanto, atualmente, um sistema de excitação sem escova (brushless) com controle eletrônico é freqüentemente usado.

6 Se o rotor estiver parado quando for aplicada a corrente contínua no enrolamento de campo, a interação do fluxo do estator e o fluxo do rotor causará um grande conjugado oscilante, mas o rotor não gira. Para se dar partida num motor síncrono, é necessário inserir um número de barras na face de cada pólo e curto-circuitar essas barras nas extremidades para formar uma gaiola de esquilo semelhante àquela existente no motor de indução. Além disso, o enrolamento de campo deve ser desconectado da alimentação CC e curto-circuitado, usualmente através de um resistor apropriado ou do circuito da excitatriz sem escovas. Pela seleção adequada das dimensões, material e espaçamento das barras na gaiola de esquilo (freqüentemente chamado enrolamento amortecedor) consegue-se desenvolver conjugado próximo ao encontrado no motor de indução suficiente para acelerar o rotor até a rotação próxima da nominal. Se o rotor tiver alcançado velocidade suficiente então se aplica corrente continua no enrolamento de campo e o motor entrará em sincronismo com o fluxo magnético rotativo do estator. Sendo que a excitação CC é uma necessidade para a operação em rotação síncrona é necessária proteção contra falta de campo e perda de sincronismo. Durante a partida, o equipamento de controle deve assegurar automaticamente e precisamente, que a velocidade do rotor alcançou um determinado valor e também, na maioria dos casos, assegurar que o ângulo adequado entre os fluxos do rotor e do estator exista antes que a excitação CC seja aplicada. Uma vez que o enrolamento amortecedor do motor síncrono necessita somente acelerar o conjugado resistente da carga e sua inércia, a capacidade térmica do enrolamento e seu tempo de rotor bloqueado são muito inferiores aqueles comparados aos dos motores de indução. Os motores síncronos WEG são fabricados especificamente para atender as necessidades de cada aplicação. Devido ao maior rendimento, tamanho menor e maior capacidade de potência, os motores síncronos podem substituir motores de corrente contínua em aplicações de alta performance. A figura 4.1 a seguir mostra toda a linha de motores síncronos de alta tensão produzidos pela WEG Máquinas.

7 Figura 4.1: Motores Síncronos WEG. 3.2 Geradores Síncronos: Praticamente toda a energia elétrica disponível é produzida por geradores síncronos em centrais elétricas que convertem energia mecânica em elétrica. Geradores síncronos também são utilizados para geração de energia elétrica em centrais de pequeno porte e em grupos geradores de emergência, os quais são instalados em indústrias, hospitais, aeroportos, etc. Neste caso o gerador não está ligado a um grande sistema de energia, mas funcionando de forma isolada. No caso de um gerador síncrono, os condutores são fixos na armadura e o campo magnético é forçado pela máquina primária a se mover. Por sua vez, a máquina primária é acoplada mecanicamente ao rotor onde estão alojados os pólos e exerce sobre eles uma força fazendo-os girar. O movimento relativo entre o campo e o condutor faz com que surja uma tensão nos terminais do

8 gerador. Ao ser ligado a uma carga a tensão induzida faz com que circule corrente pelo gerador e pela carga. A potência mecânica transferida pela máquina primária é assim convertida em energia elétrica (descontadas as perdas). O enrolamento de campo (alojado nos pólos) é alimentado por uma fonte de corrente contínua por meio de anéis deslizantes. Atualmente, a WEG Máquinas fabrica geradores para as seguintes aplicações: - Geração Eólica; - Alimentação de fazendas, sítios, garimpos, carros de som; - Pequenos Centros de Geração de Energia para uso Geral; - Grupos Diesel de Emergência para hospitais e etc.; - Centro de Processamento de Dados; - Telecomunicações; - Usinas Hidrelétricas; - Cogeração; - Aplicações Específicas para uso Naval, Usinas de Açúcar e Álcool, Madeireiras, Arrozeirais, Petroquímica, etc. Linha S: A linha S atende aplicações mais específicas e é composta de geradores e motores síncronos especiais e engenheirados (sob pedido), com carcaças a partir da 355 até 2500 (IEC), em baixa ou alta tensão até 13800V, com 4 pólos ou acima. São fabricados em chapas de aço soldadas, abertos, auto-ventilados ou fechados com trocador de calor ar-ar ou ar-água, formas construtivas B3, D5, D6 ou V1 e mancais de rolamentos lubrificados a graxa ou óleo e deslizamento a óleo. São acionados geralmente por turbinas hidráulicas, a vapor ou eólicas. As principais características da linha S são: Excitação Brushless (sem escovas) ou com escovas; Com ou sem excitatriz auxiliar (PMG) para alimentação do regulador de tensão; Regulador de tensão digital com saída serial, controle de fator de potência, paralelismo, etc;

9 Alimentação do regulador de tensão através do próprio gerador ou fonte externa; Formas construtivas horizontais ou verticais; Diferentes tipos de Refrigeração. Linha GTA: Disponíveis até kva os geradores da Linha GTA são aplicados principalmente em grupos geradores a diesel e a gás, porém também estão aptos a operar com turbinas a vapor ou hidráulicas. Operam em todas as configurações de grupos geradores de emergência ou serviço contínuo na área industrial, comercial, naval, telecomunicações, mineração, condomínios, irrigação, hospitais e outros. A linha GTA tem como principais características: Excitação Brushless (sem escovas); Alimentação independente do regulador de tensão através de Bobina Auxiliar (padrão) ou excitatriz auxiliar PMG (sob pedido); Passo de bobinagem 2/3, baixa distorção harmônica e baixa reatância subtransitória, sendo apto a alimentar cargas deformantes com componentes de 3ª harmônica altas; Excitatriz com imãs permanentes; Facilidade de manutenção da corrente de curto-circuito (devido a presença de bobina auxiliar para alimentação do regulador de tensão); Mancal único ou duplo e montagem horizontal; Facilidade de manutenção, proporcionada pela robustez das máquinas, acesso facilitado aos diodos e regulador de tensão; Regulador de tensão encapsulado, com fusível de proteção incorporado, montado na caixa de ligações. 3.3 Motores de Indução Trifásicos: O motor de indução ou assíncrono de corrente alternada tem sido o motor preferido da indústria desde o principio do uso da energia elétrica em corrente alternada. Ele alcançou e manteve sua posição em virtude de sua robustez, simplicidade e baixo custo. A linha padrão de motores de indução

10 inclui o popular motor de gaiola de esquilo e o versátil motor de anéis além de variações destes motores básicos como os para aplicação em dupla velocidade, de velocidade variável, para pontes rolantes, prensas e outras aplicações. O enrolamento de um motor de indução ao qual a energia elétrica é conectada é distribuído ao redor do Estator e produz no entreferro um campo magnético girante que roda em sincronismo com a freqüência da rede elétrica. Conforme o campo magnético gira, o fluxo magnético corta os condutores dos enrolamentos do rotor gerando uma tensão elétrica nos mesmos e por conseqüência uma corrente nestes enrolamentos a qual por sua vez produz um fluxo magnético que se opõe ao criado no estator. A relação entre os fluxos do rotor e do estator produz um conjugado e faz com que o rotor siga o movimento do fluxo magnético do estator. A análise elétrica deste fenômeno é muito similar àquela do transformador, e assim, tornou-se uma prática referir-se ao enrolamento do estator como primário e ao do rotor como o secundário. Se os condutores do secundário forem arranjados como as barras numa gaiola de esquilo, e se a gaiola é feita de modo a permitir rotação, a força causada pelo inter-relacionamento entre os fluxos do rotor e do estator farão a gaiola rodar. Na prática as barras não isoladas da gaiola de esquilo são inseridas num núcleo de aço laminado perto da periferia do rotor e são conectadas entre si através de anéis de curto circuito adequadamente situados nas extremidades do rotor. Esta construção simples faz o motor de gaiola de esquilo ser o mais robusto e de menor custo entre todos os motores de indução. Variação nos projetos da barra do rotor produz uma grande alteração nas características de desempenho do motor, especialmente nas características de conjugado e corrente versus rotação. A WEG Máquinas produz atualmente duas linhas de motores de indução trifásicos conforme abaixo: Linha M: É a linha mais completa e robusta produzida pela WEG Máquinas. Os motores são produzidos para tensões até V e potência de até CV. São motores de rotor de gaiola ou rotor bobinado com anéis e possuem oito diferentes sistemas de refrigeração. A figura 4.2 abaixo mostra os motores da linha M da WEG Máquinas.

11 Figura 4.2: Motores de Indução da Linha M. Linha HGF: A linha H é uma linha de motores fabricados em carcaças de ferro fundido aletadas interna e externamente dotado de ventilador externo, ou seja, auto-ventilados. Esta linha é produzida com rotor de gaiola, potências de 100 a 3150kW e até a tensão de 6600 V. 3.4 Motores de Corrente Contínua: A rede de energia elétrica que alimenta as residências, as indústrias e o comércio opera em corrente alternada, logo, deve-se contar entre a rede e a máquina com um retificador que converta energia elétrica de corrente alternada em corrente contínua. Hoje em dia, graças ao grande desenvolvimento da eletrônica de potência, tal exigência não é restritiva. Estes motores por apresentarem, dentre outras características, grande facilidade no controle de sua velocidade e a obtenção de grandes conjugados a baixas rotações, são praticamente insubstituíveis quando se necessita de acionamentos com controle de velocidade ou grandes conjugados. Assim, são soberanos em várias aplicações específicas, tais como: tração elétrica (trens e bondes), em siderúrgicas no acionamento de laminadores de lingotes e

12 acionamentos para transporte de cargas mecânicas, pontes rolantes e guindastes. Uma aplicação típica destas máquinas é como motor de partida de veículos acionados por motores térmicos de combustão, onde já se dispõe de uma fonte de corrente contínua, bateria, e se requer alto torque a baixa rotação. Nas máquinas de corrente contínua o enrolamento fixo é o responsável pela criação do campo magnético que irá interagir com a corrente que flui pelo enrolamento do rotor e que irá produzir o conjugado. Na figura 4.3, é mostrado a linha de motores CC de alta tensão da WEG que devido a sua versatilidade nas aplicações possui uma grande parcela do mercado de motores elétricos mundial. Figura 4.3: Linha de Motores CC de Alta Tensão da WEG.

13 4. Conclusão O estágio é uma grande oportunidade de complementar a formação acadêmica do aluno. O estágio realizado na WEG foi de grande importância, pois possibilitou a aplicação do conhecimento técnico e raciocínio lógico adquirido ao longo do curso, em um ambiente profissional, de uma grande empresa brasileira e mundial. Com uma visão real do mercado de trabalho pode-se compreender melhor toda teoria adquirida durante a graduação. Diante de todas as atividades realizadas foi possível obter uma boa visão sobre o funcionamento de uma empresa, além do processo de desenvolvimento de um produto. Conhecer o funcionamento de uma grande empresa como a WEG, aprender a se comunicar e se fazer entender por número grande de pessoas e profissionais, desde representantes internacionais a colegas de escritório, aproveitar as experiências de colegas de trabalho com larga experiência de mercado e entender o funcionamento e minúcias de um mercado de grande importância para a economia mundial como é o mercado das máquinas elétricas. Os conhecimentos adquiridos, os desafios enfrentados e a responsabilidade diante das normas da empresa muito acrescentaram ao meu desenvolvimento profissional. O contato direto com filiais e colaboradores da WEG no exterior também possibilitou grande experiência e aprendizado. Encontrou-se durante este período uma grande oportunidade de desenvolver outros aspectos além da Engenharia Mecânica, principalmente ligados ao Comércio Exterior e a Engenharia Elétrica. Todo trabalho desenvolvido era baseado em fatores que envolviam estas áreas, portanto sendo de grande importância ter um grande conhecimento também nestes campos para aperfeiçoar a realização das tarefas diárias. O conhecimento adquirido durante a graduação foi um grande auxílio para a realização de todos os trabalhos. Na maior parte das atividades desenvolvidas no estágio, foram fundamentais as disciplinas gerais da engenharia mecânica, como desenho técnico, mecânica dos sólidos, usinagem, fundição, soldagem, conformação mecânica, transmissão de calor e controle de vibrações, e também disciplinas básicas e tópicos relacionados a eletromagnetismo, uma

14 vez que as máquinas elétricas girantes são resultantes da aplicação de princípios eletromagnéticos. Além disso, o estágio também contribuiu com meu crescimento social, através da convivência com os colegas e das conquistas adquiridas em equipe. Foi notável a preocupação que a WEG tem pelo bem estar de seus colaboradores, proporcionando um ambiente de trabalho adequado, bem como benefícios que favorecem a família inteira de seus funcionários. Portanto, o estágio foi válido para aplicar todo o estudo realizado durante a graduação bem como aumentar a experiência profissional. Sendo uma ótima oportunidade de inclusão do estudante no mercado de trabalho.

15 5. Referências Bibliográficas [1] WEG Corporate Presentation. [2] Página da WEG Equipamentos Elétricos S.A.. Disponível em < >. Acesso em 18 de maio de [3] Apostila DT-6 WEG. [4] Motores Elétricos: Linhas de Produtos, Características, Especificações, Instalações, Manutenções.