Conversão de Energia II

Transcrição

1 Departamento de Engenharia Elétrica Aula 5.2 Acionamento e Controle dos Motores de Indução Trifásico Prof. João Américo Vilela

2 Exercício 1 Para o motor de indução trifásico que tem as curva de torque, potência e corrente versus velocidade apresentada ao lado responda: a) É adequado utilizar uma partida estrela-triângulo nesse motor quando conectado a uma carga de torque constante igual a 30 [N.m]? Justifique. Curva de torque, potência e corrente versus velocidade para condições nominais do motor T mec q V ( R s) eq 2 = 2 ws 1. eq 2 1. eq 2 2 ( R + R s) + ( X + X )

3 Exercício 1 Curva de torque, potência e corrente versus velocidade para condições nominais do motor T mec Para o motor de indução trifásico que tem as curva de torque, potência e corrente versus velocidade apresentada ao lado responda: b) É adequado utilizar uma chave compensadora para acionar esse motor quando conectado a uma carga de torque constante igual a 30 [N.m]? c) Qual teria que ser o Tap mínimo do auto-transformador em porcentagem da tensão nominal. q V ( R s) eq 2 = 2 ws 1. eq 2 1. eq 2 2 ( R + R s) + ( X + X )

4 Exercício 1 Para o motor de indução trifásico que tem as curva de torque, potência e corrente versus velocidade apresentada ao lado responda: d) Com esse mesmo motor é possível partir uma carga de torque constante igual a 120 [N.m]? Justifique. Curva de torque, potência e corrente versus velocidade para condições nominais do motor

5 d) Com esse mesmo motor é possível partir uma carga de torque constante igual a 120 [N.m]? Justifique. Utilizando um inversor de frequência Variando a tensão e a frequência de alimentação do motor e possível obter um alto conjugado durante todo o período de aceleração do motor.

6 Exercício 1 Curva de torque, potência e corrente versus velocidade para condições nominais do motor Para o motor de indução trifásico que tem as curva de torque, potência e corrente versus velocidade apresentada ao lado responda: e) Esse motor é alimentado em 220V (tensão de fase) por três fios de cobre de 35 mm 2 e com comprimento de 150 metros, considerando que a queda máxima aceitável em cada condutor seja de 3%, qual técnica de partida atenderia essa especificação com menor custo. (o torque na partida pode ser muito baixo) 8 ρ Cobre = 1,72 10 Ω m

7 Exercício 1 Curva de torque, potência e corrente versus velocidade para condições nominais do motor Para o motor de indução trifásico que tem as curva de torque, potência e corrente versus velocidade apresentada ao lado responda: f) Devido a sensibilidade da carga que está conectada a esse motor é necessário que o motor acelere lentamente até atingir a velocidade nominal. Qual é a solução mais econômica para controle da aceleração do motor durante o transitório de partida. (o torque na partida pode ser muito baixo)

8 f) Devido a sensibilidade da carga que está conectada a esse motor é necessário que o motor acelere lentamente até atingir a velocidade nominal. Qual é a solução mais econômica para controle da aceleração do motor durante o transitório de partida. (o torque na partida pode ser muito baixo)

9 Exercício 2 A figura ao lado apresenta os dados de placa de um motor de indução trifásico. Com base nessas informações responda: a) Esse motor é apresentado como de alto rendimento, qual característica dos dados de placa reforça essa afirmação? b) Qual o rendimento desse motor? c) Por que os motores tem uma altitude máxima na qual podem operar? d) Qual das configurações de ligação desse motor provoca uma maior corrente nas bobinas do motor?

10 Exercício 3 Na figura cada desenho representa a corrente no motor para uma dada técnica de partida. Preencha os campos abaixo com as letras que representam as figuras. ( ) Partida direta; ( ) Partida Estrela-triângulo; ( ) Partida com chave compesadora; ( ) Partida soft-start.

11 Exercícios 4 Responda (V) para verdadeiro e (F) para falso. Com base nas especificações do motor apresentado ao lado responda: ( ) Esse motor é de 2 pólos; ( ) O escorregamento desse motor é de 4,5%; ( ) Em condições nominais de operação a potência aparente (total) fornecida ao motor é aproximadamente 4,96kVA; ( ) Quando o motor está na configuração triângulo a corrente de linha no transitório de partida do motor é superior a 100A; ( ) A potência mecânica máxima que esse motor pode ficar submetido em regime é de 5cv; ( ) Na configuração em estrela a tensão nominal de alimentação do motor é de 380V.

12 Exercícios 4 Responda (V) para verdadeiro e (F) para falso. Com base na figura ao lado responda: ( ) Na partida estrela-triângulo a seqüência de acionamento dos contatores é: Inicialmente os contatores K1 e K2 fecham, posteriormente o contator K2 abre e o contator K3 deve fechar; ( ) Na partida estrela-triângulo a corrente de linha do motor é reduzida a 1/3 da corrente de partida direta; ( ) Escorregamento é a diferença percentual da velocidade de rotação do campo girante em relação à velocidade de rotação do eixo do motor (rotor);

13 Exercícios 4 Responda (V) para verdadeiro e (F) para falso. Com base na figura acima responda: ( ) O gráfico do conjugado e corrente versus rotação apresentado na figura, pode ser o gráfico de uma partida estrela-triângulo. ( ) Um motor de indução não pode funcionar na velocidade síncrona, pois, nesse caso, o rotor estaria estacionário com relação ao campo rotativo e não seria induzida nenhuma tensão no rotor.

14 Exercícios 5 Considerando que os dados de placa apresentados na figura abaixo correspondem ao motor cuja curva de torque no eixo versus velocidade é apresentado no gráfico abaixo, responda: a) Utilizando a técnica de partida estrela-triângulo, determine o torque no eixo que o motor vai apresentar na partida; b) Com esse motor é possível partir uma carga que exige um torque na partida igual a 18 [N.m]? Justifique.

15 Exercícios 6 Para o motor de indução trifásico que tem as curva de torque, potência e corrente versus velocidade apresentada na figura abaixo. Determine: a) É adequado utilizar uma chave compensadora para acionar esse motor quando conectado a uma carga de torque constante igual a 20 [N.m]? Qual teria que ser o Tap mínimo do auto-transformador em porcentagem da tensão nominal. b) Qual é a corrente de partida do motor utilizando uma chave compensadora, com o Tap do auto-transformador especificado em 60% da tensão nominal.

16 Exercícios 7 Com base nos dados de placa apresentados na figura abaixo, determine: a) Qual é a potência no eixo desse motor em condições nominal de operação (potência de saída nominal); b) Qual é o torque no eixo do motor que será entregue a carga quando operando em condições nominais (carga nominal);

17 Exercícios 8 Marcar com V as questões verdadeiras e com F as falsas: ( ) A Fig. 1.a apresenta duas configurações de barras do rotor e a Fig. 1.b duas curvas de torque versus velocidade. Sabendo-se que cada configuração da barra do rotor corresponde a uma curva de conjugado, podemos afirmar que a configuração (a) corresponde a curva de número um e a configuração (b) a curva de número dois. ( ) Com base na Fig. 1.b pode-se afirmar que a curva (1) é produzida por um motor de mais alto rendimento que a produzida pelo motor relacionado a curva (2); Fig. 1.a Fig. 1.b

18 Exercícios 8 ( ) Considerando que os dados de placa apresentados na figura ao lado correspondem ao motor cuja curva de conjugado versus torque é apresentado na Fig. 1.b curva (1). Com base nessas informações podemos afirmar que esse motor utilizando uma partida direta pode partir uma carga que requer um torque na partida de 8 [N.m]; ( ) Com base nos dados de placa do motor apresentado na figura ao lado, podemos afirmar que a corrente de linha nominal do motor quando ligado em triângulo é de 7,76 [A];

19 Exercícios 9 A figura abaixo apresenta a forma de onda da corrente de alimentação do motor em função da velocidade de rotação do motor numa partida estrela triângulo. a) Com base na figura pode-se considerar que a técnica de partida de motores estrela-triângulo se mostrou adequada nesse caso? Justifique. b) Apresente dois motivos que fariam com que um motor instalado numa fábrica utilizando a técnica de partida estrela-triângulo tivesse o comportamento da corrente conforme apresentado na figura abaixo.

20 Dados de placa dos motores de indução

21 Dados de placa dos motores de indução Regime de serviço

22 REGIMES DE SERVIÇO: Dados de placa dos motores de indução Regime S1: Regime contínuo tn Carga Perdas Elétricas Temperatura θ máx Tempo

23 Dados de placa dos motores de indução REGIMES DE SERVIÇO: Regime S2: Funcionamento a carga constante durante um período inferior ao tempo necessário para atingir o equilíbrio térmico. tn Carga Perdas Elétricas Temperatura θ máx Tempo

24 REGIMES DE SERVIÇO: Dados de placa dos motores de indução Regime S3: Seqüência de ciclos idênticos, sendo um período a carga constante e um período de repouso. O ciclo é tal que a corrente de partida não afeta significativamente a elevação de temperatura. Duração do ciclo tn tr Carga Perdas Elétricas Temperatura θ máx Tempo

25 REGIMES DE SERVIÇO: Dados de placa dos motores de indução Regime S4: Seqüência de ciclos idênticos, sendo um período de partida, um período a carga constante e um período de repouso. O calor gerado na partida é suficientemente grande para afetar o ciclo seguinte. Duração do ciclo Carga td tn tr Perdas Elétricas Temperatura θ máx Tempo

26 Dados de placa dos motores de indução Classe de isolamento

27 VIDA ÚTIL DO MOTOR: Dados de placa dos motores de indução A vida útil do motor é função da isolação; Um aumento de 10 graus na temperatura, acima da suportável pelo isolante, reduz a vida útil pela metade.

28 Dados de placa dos motores de indução COMPOSIÇÃO DA TEMPERATURA EM FUNÇÃO DA CLASSE DE ISOLAMENTO: Classe de Isolamento - A E B F H Temperatura Ambiente ºC T = Elevação de Temperatura K ( método da resistência ) Diferença entre o ponto mais ºC quente e a temperatura média Total: Temperatura do ponto ºC mais quente

29 Dados de placa dos motores de indução Grau de Proteção

30 GRAUS DE PROTEÇÃO Dados de placa dos motores de indução 1º ALGARISMO ( indica o grau de proteção contra penetração de corpos sólidos e contato acidental) 0 Sem proteção 1 Corpos estranhos de dimensões acima de 50mm - Toque acidental com a mão 2 Corpos estranhos de dimensões acima de 12mm - Toque com os dedos 3 Corpos estranhos de dimensões acima de 2,5mm - Toque com os dedos 4 Corpos estranhos de dimensões acima de 1,0mm - Toque com ferramentas 5 Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao motor - Completa contra toques 6 Totalmente protegido contra a poeira - Completa contra toques 2º ALGARISMO ( indica o grau de proteção contra penetração de água no interior do motor) 0 Sem proteção 1 Pingos de água na vertical 2 Pingos de água até a inclinação de 15 com a vertical 3 Água da chuva até a inclinação de 60 com a vertical 4 Respingos em todas as direções 5 Jatos d água de todas as direções 6 Água de vagalhões 7 Imersão temporária 8 Imersão permanente A letra (W) entre as letras IP e os algarismos, indica que o motor é protegido contra intempéries

31 Dados de placa dos motores de indução Potência mecânica Fator de serviço Regime de serviço Conjugados normais, Corrente de partida normal,baixo escorregamento Graus de proteção Rendimento e Fator de potência