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aula 5 2 - conversao de energia ii

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Departamento de Engenharia Elétrica
Conversão de Energia II
Aula 5.2
Acionamento e Controle dos Motores de Indução Trifásico
Prof. João Américo Vilela
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
Conversão de Energia II
Tmec
1
=
ws


q ⋅V12.eq ⋅ (R2 s )
⋅
2
2
 (R1.eq + R2 s ) + (X 1.eq + X 2 ) 
Exercício 1
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.
Curva de torque, potência e corrente
versus velocidade para condições
nominais do motor
Tmec
Conversão de Energia II
1
=
ws


q ⋅V12.eq ⋅ (R2 s )
⋅
2
2
 (R1.eq + R2 s ) + (X 1.eq + X 2 ) 
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
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
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 mm2 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)
ρCobre = 1, 72 ⋅10−8 Ω ⋅ m
Conversão de Energia II
Exercício 1
Curva de torque, potência e corrente
versus velocidade para condições
nominais do motor
Conversão de Energia II
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)
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)
Conversão de Energia II
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?
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
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);
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
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);
Conversão de Energia II
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
Conversão de Energia II
Fig. 1.b
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];
Conversão de Energia II
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.
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
Regime de serviço
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
REGIMES DE SERVIÇO:
Regime S1: Regime contínuo
tn
Carga
Perdas
Elétricas
θ máx
Temperatura
Tempo
Conversão de Energia II
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
θ máx
Temperatura
Tempo
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
REGIMES DE SERVIÇO:
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
θ máx
Temperatura
Tempo
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
REGIMES DE SERVIÇO:
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
θ máx
Temperatura
Tempo
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
Classe de isolamento
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
VIDA ÚTIL DO MOTOR:
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.
Conversão de Energia II
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
40
40
40
40
40
∆T = Elevação de Temperatura
K
60
75
80
105
125
Diferença entre o ponto mais
quente e a temperatura média
ºC
5
5
10
10
15
Total: Temperatura do ponto
mais quente
ºC
105
120
130
155
180
( método da resistência )
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
Grau de Proteção
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
GRAUS DE PROTEÇÃO
1º ALGARISMO ( indica o grau de proteção contra penetração de corpos sólidos e contato acidental)
0
1
2
3
4
5
6
Sem proteção
Corpos estranhos de dimensões acima de 50mm - Toque acidental com a mão
Corpos estranhos de dimensões acima de 12mm - Toque com os dedos
Corpos estranhos de dimensões acima de 2,5mm - Toque com os dedos
Corpos estranhos de dimensões acima de 1,0mm - Toque com ferramentas
Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao motor - Completa contra toques
Totalmente protegido contra a poeira - Completa contra toques
2º ALGARISMO ( indica o grau de proteção contra penetração de água no interior do motor)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Sem proteção
Pingos de água na vertical
Pingos de água até a inclinação de 15°com a vertical
Água da chuva até a inclinação de 60°com a vertical
Respingos em todas as direções
Jatos d’água de todas as direções
Água de vagalhões
Imersão temporária
Imersão permanente
A letra (W) entre as letras IP e os algarismos, indica que o motor é protegido contra intempéries
Conversão de Energia II
Dados de placa dos motores de indução
Potência mecânica
Fator de serviço
Conjugados normais,
Corrente de partida
normal,baixo
escorregamento
Graus de proteção
Regime de serviço
Rendimento
e
Fator de potência
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