identificação do projeto - pibic

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
DIRETORIA DE PESQUISA
PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO
Período : _________/__________ a _________/__________
( ) PARCIAL
( x ) FINAL
IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO
Título do Projeto de Pesquisa (ao qual está vinculado o Plano de Trabalho ):
Nome do Orientador:
Titulação do Orientador:
Faculdade :
Unidade::
Laboratório:
Título do Plano de Trabalho :
Estudo da degradação das características elétrica e do
rendimento de Motores Elétricos assíncronos de alto rendimento, premium, super-premium e
híbrido.
Nome do Bolsista: Francois Rodrigues de Macena.
Tipo de Bolsa :
( ) PIBIC/CNPq
( ) PIBIC/UFPA
( ) PIBIC/INTERIOR
( ) PIBIC/FAPESPA
( ) PRODOUTOR
( ) PARD - renovação
( ) PIBIC/PIAD
( ) PIBIC/AF-CNPq
( ) PIBIC/AF-UFPA
( ) PIBITI
Introdução
A indústria e responsável por aproximadamente 43% do consumo energético do país e os motores representam a maior
parte da carga instalada na indústria, como pode observa na figura 1.1. O motor elétrico transforma energia elétrica em
mecânica, e funciona de acordo com a lei de indução de Faraday e a lei deLenz. Entre os motores o mais utilizado e o
de indução trifásico (MIT), devido a sua robustez, simplicidade, durabilidade e pequena necessidade de manutenção.
Sendo o seu funcionamento de fundamental Importância, pois, encaso de quebra do motor a indústria terá prejuízos:
com a parada de determinado processo. Sendo assim, para atingir o máximo aproveitamento do motor utilizar se a
manutenção preditiva; que consiste na análise constante do motor, para prever defeitos, assim podendo vim a realizar a
troca ou reparos, necessários a manutenção da continuidade do processo produtivo. Para realizar a manutenção preditiva
é necessário conhecer o motor.
Fig 1.1 (conservação de energia, 3°edição, Eletrobrás)
Nesse trabalho será realizado ensaios para o levantamento das características elétricas, que são: resistências estatórica
(Rs) e rotórica (Rr), indutâncias estatórica (Ls) e rotórica(Lr), indutância de magnetização (Lm) e resistência de perdas
no núcleo (Rc), além do rendimento, e como se comportam ao longo da vida, por meio de regressão linear é construído
o gráfico degradação pelo tempo.
Normalmente o motor elétrico é o foco das ações de eficiência energética, por representa um grande consumo de energia,
este (MIT) são divididos em alto-rendimento, premium, sup-premium e hibrido eles são classificados de acordo com seu
rendimento.Com o levantamento da curva de degradação e possível verifica como se comporta a degradação de cada
tipo e compará-las.
Justificativa
Os motores elétricos são elementos essenciais numa indústria tendo em vista que os mesmos são responsáveis pelo
funcionamento de diferentes tipos de cargas mecânicas; como bombas, compressores, correias transportadoras,
ventiladores e outros. Diante disso, é importante avaliar, como suas características elétricas e seu rendimento se
degradam ao longo do tempo de forma a evitar grandes prejuízos, prevendo o tempo certo da manutenção.
Objetivos
Realizar ensaios nos motores elétricos assíncrono; Analisando a degradação de diferentes tipos de motores: Foi
feito o ensaio de rotor bloqueado e a vazio, em dois motores de alto rendimento, de fabricante diferente. Obtendo as
características elétricas e o rendimento dos mesmos.
Matérias e Métodos
Inicialmente dedicou-se a revisão da bibliografia disponível a respeito de Motor de Indução trifásico (MIT), tendo
entendido os aspectos principais do de seu funcionamento e como levanta suas características elétrica, iniciou-se uma
preparação no laboratório para realizar os ensaios relacionado a o levantamento das características elétricas do MIT.
A partir deste ponto do projeto, deu-se início a montagem do sistemapara a realização dos diversos ensaios relacionados
a análisedo MIT, foi emprestado um transformado de tape variável e um suporte para bloqueio do rotor do laboratório de
maquinas elétricas da UFPA, os demais equipamentos são do CEAMAZON, estes são: o motor de alto rendimento plus;
1,1kw; 3400 rpm; In=4A; Vn=220v; rendimento=83,00%; FP=0,87; ligado em delta; analisador de energia HIOKI, medido
de resistência e bancada.
A metodologia consiste no ensaio de motores elétricos sob situação de funcionamento semelhante o encontrado na
indústria e as características serão analisada a cada 40 horas, por meio do ensaio de rotor bloqueado e a vazio. A parti
dos dados coletados nos diversos ensaios, será aplicada regressão linearpara obter o gráfico de desgaste pelo tempo.
O modelo de regressão linear, é um dos modelos mais conhecidos e utilizados, que consiste de uma variável dependente
e uma ou mais independentes, que se relacionam por meio de uma equação linear. Pode se concluir que a linha de
regressão minimiza os desvios quadrados dos reais para se obter o cálculo da equação da reta basta aplicar a seguinte
equação:
Y=a*X + b +e
(1)
Y: variável dependente.
X: variável independente.
a: representa a interseção da linha no eixo Y.
b: representa a inclinação da linha.
e: erro, está associado a distância do ponto observado a reta.
Esta fórmula estabelece a equação que identifica o efeito da variável de previsão (variável independente) sobre a as
características elétricas (variável dependente), isso porque se busca prever ao desgaste do motor por meio de outra
variáveis que tenha relação com tal item: Tem por objetivo encontra uma equação linear de previsão de modo que a
soma dos quadrados dos erros de previsão (beta) seja a mínima possível.
Para encontra os valores de "a" e "b”, segue a fórmula conforme descreve .............:
𝑛∗ ∑ 𝑋^2 ∑ 𝑌−∑ 𝑋∗∑ 𝑋∗𝑌
a=
𝑛∗∑ 𝑋^2−(∑ 𝑋)^2
(2)
b=
𝑛∗∑ 𝑋∗𝑌−∑ 𝑋∗∑ 𝑌
𝑛∗∑ 𝑋^2−(∑ 𝑋)^2
(3)
e= Y - a + X*b
De acordo com as equações (2) e (3) apresentados, o cálculo dos coeficientes a e b tem como finalidade minimizar a
soma dos desvios quadrados dos dados reais da linha do gráfico. A variável n corresponde o período considerado para
estudo.
Este circuito equivalente se refere apenas a uma fase do motor: resistências estatórica (R1) e rotórica (R2), indutâncias
estatórica (X1) e rotórica (X2), indutância de magnetização (Xm) e resistência de perdas no núcleo (Rc). O ensaio a vazio
foi realizado com motor sem carga, S(escorregamento)= aproximadamente 0, tornando a resistência do rotor muito alta;
como o rotor este paralelo ao núcleo e a impedância do núcleo e muito menor logo o resultado do paralelo dele e
aproximadamente a impedância de magnetização ou Ê2=0.
O ensaio de rotor bloqueado, consiste em fazer o S (escorregamento)= 1, como a impedância do núcleo é muito alta, em
consequência a corrente de magnetização muito pequena, logo descartamos o eixo de magnetização e o circuito ficaigual
a fig. 2.1.1. A resistência e indutância do estator são medidas logo a pois este ensaio. Com o analisado de energia temos
a corrente de linha, tensão de linha, potência ativa, reativa e aparente, além do fato de potência e distorçãoharmônicas
de cada ensaio. Com os dados coletados e possível calcula todas as caracterizas elétricas.
Fig2.1 circuitos equivalente do MIT.
Fig2.1.1 circuitos equivalente do MIT rotor bloqueado.
Fig2.1.2 ensaio de rotor bloqueado.
RESULTADOS:
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO 1
AvgUrms1
AvgUrms2
AvgUrms3
15:57:09
15:57:05
15:57:01
15:56:57
15:56:53
15:56:49
15:56:45
15:56:41
15:56:37
15:56:33
15:56:29
15:56:25
15:56:21
15:56:17
15:56:13
15:56:09
15:56:05
15:55:57
15:55:53
15:55:49
15:55:45
15:55:41
15:55:37
15:55:33
15:56:01
Tensao de linha
4.50E+01
4.00E+01
3.50E+01
3.00E+01
2.50E+01
2.00E+01
1.50E+01
1.00E+01
5.00E+00
0.00E+00
15:55:33
15:55:36
15:55:39
15:55:42
15:55:45
15:55:48
15:55:51
15:55:54
15:55:57
15:56:00
15:56:03
15:56:06
15:56:09
15:56:12
15:56:15
15:56:18
15:56:21
15:56:24
15:56:27
15:56:30
15:56:33
15:56:36
15:56:39
15:56:42
15:56:45
15:56:48
15:56:51
15:56:54
15:56:57
15:57:00
15:57:03
15:57:06
15:57:09
Tensão e Corrente
5.00E+01
4.00E+01
3.00E+01
2.00E+01
1.00E+01
0.00E+00
AvgUrms1
AvgUrms2
AvgUrms3
AvgUrms1
AvgUrms2
AvgIrms1
AvgIrms2
ENSAIO A VAZIO 1
Tensão de linha
2.50E+02
2.00E+02
1.50E+02
1.00E+02
5.00E+01
0.00E+00
AvgUrms3
AvgIrms3
Corrente de linha
7.00E+00
6.00E+00
5.00E+00
4.00E+00
3.00E+00
2.00E+00
1.00E+00
0.00E+00
AvgIrms1
AvgIrms2
AvgIrms3
ENSAIO A VAZIO 2
corrente de linha
2.50E+00
2.00E+00
1.50E+00
1.00E+00
5.00E-01
1
7
13
19
25
31
37
43
49
55
61
67
73
79
85
91
97
103
109
115
121
127
133
139
145
151
0.00E+00
Imax1
Imax2
Imax3
Umax1
Umax2
5.00E+01
4.00E+01
3.00E+01
2.00E+01
1.00E+01
0.00E+00
Umax3
16:28:55
16:28:51
16:28:47
16:28:43
16:28:55
16:28:51
16:28:47
16:28:43
16:28:39
6.00E+01
16:28:35
Tensao
16:28:39
Imax3
16:28:35
16:28:31
16:28:27
16:28:23
16:28:19
16:28:15
16:28:11
Umax2
16:28:31
Imax2
16:28:27
16:28:23
16:28:19
Imax1
16:28:15
16:28:07
16:28:03
16:27:59
16:27:55
16:27:51
16:27:47
16:27:43
16:27:39
16:27:35
Umax1
16:28:11
16:28:07
16:28:03
16:27:59
16:27:55
16:27:51
16:27:47
16:27:43
16:27:39
16:27:35
1
7
13
19
25
31
37
43
49
55
61
67
73
79
85
91
97
103
109
115
121
127
133
139
145
151
Tensao
2.23E+02
2.23E+02
2.22E+02
2.22E+02
2.21E+02
2.21E+02
2.20E+02
2.20E+02
2.19E+02
Umax3
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO 2
corrente de linha
6.00E+00
5.00E+00
4.00E+00
3.00E+00
2.00E+00
1.00E+00
0.00E+00
ensaio
R1(ohm)
Xm(ohm)
X1=X2
Pcob(W)
Protacinal(W)
1
3,1
128,776
3,728
96
51,156
2
2,7
114,2
3,728
151
188
X1=X2=3,728:tabela vê referência 1; motor classe A;
Conclusão
No século XXI, a indústria é extremamente competitiva, e neste contexto e de fundamental importância que os produtos
seja entreguem no prazo ou a continuidade de fornecimento de determinado bem, como: Agua, refrigeração, transporte
e outros.Sabem do que os motores elétricos são de fundamental importância o funcionamento da indústria é importante
te o conhecimento de suas características de influenciam na sua vida útil. Assim, e possível prevê quando é necessária
a troca do motor.
Nesse trabalho foi desenvolvido meios para se realiza em saio de motor com o rotor bloqueado e a vazio. Porem os
resultados ainda não são o suficiente para alcança a proposta inicial de averigua os desgastes de diferentes tipos de
motor. Foi feito o ensaio com o motor de alto rendimento plus que o apresentado nesse trabalho, sendo necessário
continua com os ensaios para se obter mais pontos de perdas para a melhor aplicação da regressão linear.
Dificuldade
A principal dificuldade foi encontra os equipamentos adequados para realiza o ensaio de rotor bloqueado e a vazio.
Pois nos primeiros ensaios não se teve valores precisos. E a bancada utilizada para a simulação de carga que estava
em manutenção.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]A.E. Fitzgerald. Máquinas elétricas. Editora Bookman, 6°Ediçao.
[2] Irving I. Kosow, Máquinas elétricas e transformadores. Editora Globo, 15° edição.
[3] F. A. Gilberto,Eletromecânicavol. 2, Editora Edgard Blucher.
[4] Ivo Barbi. Teoria fundamental do motor de indução. Ed. do auto.
[5]conservação de energia, 3°edição, Eletrobrás
[6]Fundamentos de Máquinas Elétricas - Vincent Del.
PUBLICAÇÕES: Indicar as publicações originadas do projeto, acrescentando cópias das
mesmas, considerando os trabalhos publicados e/ou aceitos para publicação, livros, capítulos de
livros, artigos em periódicos nacionais e internacionais, resumos em congressos, seminário de
iniciação científica etc. Indicar claramente entre os autores dos trabalhos, quando for o caso, os
bolsistas formais de Iniciação Científica.
ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES
PARECER DO ORIENTADOR: Manifestação do orientador sobre o desenvolvimento das
atividades do aluno e justificativa do pedido de renovação, se for o caso.
INFORMAÇÕES ADICIONAIS: Em caso de aluno concluinte, informar o destino do mesmo após
a graduação. Informar também em caso de alunos que seguem para pós-graduação, o nome do
curso e da instituição.
DATA :______/_________/________
_________________________________________
ASSINATURA DO ORIENTADOR
____________________________________________
ASSINATURA DO ALUNO