MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... -...
Transcript of MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... -...
![Page 1: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/1.jpg)
MOTORES DE INDUÇÃO
ALIMENTADOS POR CONVERSORES
DE FREQÜÊNCIA PWM
Prof. Sebastião Lauro Nau. Dr. Eng.
Set17
![Page 2: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/2.jpg)
1 - Introdução
2 - Aspectos Normativos
3 - Variação da velocidade dos motores de indução por meio dos conversores estáticos de frequência
4 - Princípio de funcionamento e características dos conversores estáticos de frequência
5 - Comportamento dos motores de indução alimentados por conversores de frequência
5.1 - Sistema de isolamento
5.2 - Elevação de temperatura
5.3 - Corrente pelos mancais
5.4 - Ruído
5.5 - Vibração
5.6 - Rendimento
5.7 - Torque
SUMÁRIO
![Page 3: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/3.jpg)
1 - INTRODUÇÃO
- Crescimento dos acionamentos eletrônicos com velocidade variável
(eletrodomésticos, transportes, sistemas de potência)
- Conservação de energia / exigências de maior compreensão destas
aplicações
Até 1960:
-- Máquinas CC ou variadores mecânicos ou hidráulicos
-- Tiristor (1958): Nova era para os acionamentos com motores CC
- Limitações das máquinas CC
- Desenvolvimento da consciência ecológica
- Avanço tecnológico da eletrônica de potência
- Incorporação do motor CA em acionamentos eletrônicos de velocidade
variável
![Page 4: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/4.jpg)
1 - INTRODUÇÃO (continuação)
- A partir da década de 80: aperfeiçoamento de novos semicondutores de
potência (incorporação dos controles de condução e bloqueio).
1a Geração (1958-1975): Tiristor (SCR)
2a Geração (1975-1985): Transistor de potência (BJT), MOSFET de
potência, GTO (Gate Turn-Off Thyristor)
3a Geração (a partir de 1985): IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor), SIT (Static Induction Transistor), SITH (Static Induction
Thyristor), MCT (Mos Controlled Thyristor)
- O tipo de conversor depende do tipo de motor CA que será acionado.
- Serão focados aqui motores de indução alimentados por conversores de
frequência PWM e a influência dos conversores sobre as
características de desempenho do motor.
![Page 5: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/5.jpg)
Influência dos conversores sobre as características do motor:
Stress do sistema de isolamento;
Elevação de temperatura (Curvas de Derating);
Correntes pelos mancais (Tensão no eixo);
Ruído / Vibração;
Rendimento;
1 - INTRODUÇÃO (continuação)
![Page 6: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/6.jpg)
2 - ASPECTOS NORMATIVOS
- NEMA MG1 - Motors and generators (2003) / “Estados Unidos”
Parte 30 - Application considerations for constant speed motors used on a sinusoidal
bus with harmonic content and general purpose motors used with adjustable-
frequency controls or both
Parte 31 - Definite-purpose inverter-fed polyphase motor
- NEMA - Application Guide for AC Adjustable Speed Drive Systems (2001)
- IEC 60034 - Rotating Electrical Machines / “Internacional”
Parte 17 - Cage induction motors when fed from converters – application guide (2002)
Parte 25 - Guide for the design and performance of cage induction motors specifically
designed for converter supply (2004)
- CSA C22.2 No.100-2004 Item 12 / “Canadá”
Motors and Generators – Industrial Products
- JEM TR 148-1986 / “Japão”
Application guide for inverter drive (general-purpose inverter)
![Page 7: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/7.jpg)
Outros documentos técnicos de referência
- GAMBICA/REMA Technical Guides for Variable Speed Drives and Motors
- GAMBICA/REMA Technical Reports for Variable Speed Drives and
Motors
- IEC 60034-18-41 (42) – Qualification and design tests for Type I
(II) electrical insulation systems used in rotating electrical machines
fed from voltage converters
- Artigos técnicos e livros relacionados com o assunto
● Guia Técnico “Motores de indução de gaiola alimentado por
conversores de frequência PWM” da WEG
![Page 8: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/8.jpg)
3 - Variação de velocidade dos motores de indução de gaiola por meio dos conversores
VELOCIDADE
TORQUE
p
sfn
)1.(.120 1
FLUXO
I . k = T 2m.1
f
V k
1
1
m .2
![Page 9: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/9.jpg)
TENSÃO
TORQUE
POTÊNCIA
![Page 10: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/10.jpg)
Requisitos Básicos:
- Ajuste da freqüência velocidade desejada
- Ajuste da tensão fluxo constante torque constante
- Suprir Inom para toda faixa de velocidade
4 - Princípio de funcionamento e características dos conversores estáticos de frequência
![Page 11: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/11.jpg)
Harmônicas produzidas pelos conversores
Retificador 6 pulsos (6 diodos) h = 6n1 5a, 7a, 11a, 13a, ...
Retificador 12 pulsos (12 diodos) h = 12n1 11a, 13a, 23a, 25a...
T
T
1) Ref A: 10 A 5 ms
T
T
1) Ref A: 200 Volt 5 ms
Corrente Tensão
Harmônicas na entrada do conversor
– Afetam a rede
![Page 12: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/12.jpg)
Distorção Harmônica Total (THD - Total Harmonic Distortion)
2
2 1
)(
h
h
A
ATHD
Limites de THD (IEEE Std.519 - 1992 - USA)
OBS.: As correntes harmônicas pares estão limitadas em 25% das ímpares
![Page 13: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/13.jpg)
Harmônicas na saída do conversor
- Afetam o desempenho do motor
- Aumento das perdas (temperatura) Diminuição do rendimento
- Aumento dos níveis de ruído e vibração
T
T
1) Ref A: 5 A 5 ms
T
T
1) Ref A: 200 Volt 2 ms
Fig.15 - Corrente Fig.14 - Tensão
![Page 14: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/14.jpg)
Fator Harmônico de Tensão (HVF - Harmonic Voltage Factor)
NEMA MG1-Part 30
5
2
h
h
h
VHVF
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
Fator Harmônico de Tensão (HVF)
Fato
r de r
edução d
o torq
ue
Fator de redução de torque em função do HVF
![Page 15: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/15.jpg)
Fator de potência (fp) e fator deslocamento (cos)
S
P
AparentePot
AtivaPotFP
.
.Fator de potência
cos hefhef IVPPotência Ativa
hefhef IVS Potência Aparente
coscos
hefhef
hefhef
IV
IVFP
FP = Cos
Para uma alimentação
puramente senoidal
Fator de deslocamento: defasagem entre tensão e corrente de harmônicas de mesma ordem
![Page 16: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/16.jpg)
cos11 efef IVP
Assim,
2
2
)(
2
11
2
)(11
h
efhefef
h
efhefef IIVIIVS
)()()(2
)(1 tItItIh
h
Corrente na entrada do conversor:
2
2
)(
2
1
2
h
efhefef III
Portanto,
2
2
)(
2
1
1 cos
h
efhef
ef
II
I
S
PFP
Dividindo numerador
e denominador por I1ef
2
1
2
2
)(
1
cos
ef
h
efh
I
I
FP
![Page 17: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/17.jpg)
2
1
2
2
)(
ef
h
efh
iI
I
THD
Como a THDi é dada por:
Então:
cos1
1
2
iTHDFP
Generalizando:
cos)1()1(
1
22
vi THDTHDFP
![Page 18: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/18.jpg)
Possíveis soluções para eliminação das harmônicas
- Instalação de filtros: filtro passivo e/ou filtro ativo
Filtros passivos
- Inversores com maior n° de pulsos
- Técnicas de comando PWM
PWM - Ângulos de comando dos transistores
![Page 19: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/19.jpg)
5 - Comportamento dos motores de indução de gaiola alimentados por conversores de freqüência PWM
5.1 - Influência do conversor no sistema de isolamento do motor
- “Rise time ” do pulso de tensão;
- Comprimento do cabo;
- Mínimo tempo entre pulsos;
- Freqüência de chaveamento;
- Múltiplos motores.
![Page 20: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/20.jpg)
Influência do “RISE TIME ”
![Page 21: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/21.jpg)
Influência do COMPRIMENTO DO CABO
Conforme guia de aplicação da NEMA:
• 3m de cabo início dos overshoots (sobretensões)
• 15m de cabo pode atingir 2 x Vfonte
• Acima de 120m picos superiores a 2xVfonte e maior duração
Inversor CFW-04 + Motor Standard 10cv-380V- IVp
Fig.20 - Terminais do Conversor Fig. 21 - Cabo 1,5 m
![Page 22: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/22.jpg)
Fig.22 - Cabo 15 m
Fig.24 - Cabo 54 m
Fig.23 - Cabo 34 m
![Page 23: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/23.jpg)
Outro exemplo: “Avaliação dos picos de tensão nos terminais do motor com cabo longo”
- Motor 9 kW – 2115 rpm – 400 V – 72 Hz
- Tensão de alimentação do conversor 400 V
- Controle escalar
- Frequência de chaveamento 4 kHz
- Cabos de 20, 30 e 100 metros de comprimento
![Page 24: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/24.jpg)
Influência do MÍNIMO TEMPO ENTRE PULSOS
- O overshoot torna-se pior quando o tempo entre pulsos é mínimo.
- Conforme o guia de aplicação da NEMA: tempo entre pulsos menor
que 6s acréscimo no overshoot.
T
T
1) Ref A: 500 Volt 10 us
1650V
1,60s
Pulso de tensão nos terminais do motor
![Page 25: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/25.jpg)
Influência da FREQUÊNCIA DE CHAVEAMENTO
- Atualmente freqüências de chaveamento até 20 kHz;
- A dependência do tempo de vida útil do isolamento em função da freq.
de chaveamento não é uma relação simples;
- Experiências realizadas em pares de fios torcidos (twisted pairs)
mostram que:
Para fchav 5 kHz
A probabilidade de falha do isolamento (fio) é diretamente
proporcional à freqüência de chaveamento.
Para fchav > 5 kHz
A probabilidade de falha do isolamento (fio) é diretamente
proporcional ao quadrado da freqüência de chaveamento.
![Page 26: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/26.jpg)
Influência de aplicações com múltiplos motores
- Mais de um motor conectado a um único conversor pode
ocorrer overshoot;
- Reflexão entre motores;
- A situação é pior quanto maior o comprimento do cabo entre
inversor e ponto comum.
M1
M2
M3
Inversor
!!! O comprimento “L” deve ser o menor possível !!!
L
![Page 27: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/27.jpg)
5.1.1 - Critérios, quanto ao isolamento, para motores alimentados por conversores de freqüência
A análise de resultados de ensaios laboratoriais e de experiências de campo, permitem definir os seguintes critérios para a proteção do sistema isolante dos motores de indução trifásicos de baixa tensão:
- A máxima freq. de chaveamento recomendada é de 5 kHz. - A umidade é um agente agressivo, que deve ser evitado para garantir o tempo de vida especificado do motor.
(*) Informações fornecidas pelos fabricantes de inversores.
Se alguma das condições acima não for satisfeita, devem ser utilizados filtros!
Tensão do motor
- Nominal -
Tensão de pico no
motor
- Máxima -
dV/dt na saída do
inversor
- Máximo -
Rise Time do
inversor*
- Mínimo -
Tempo entre
pulsos*
- Mínimo -
VNOM 460V 1430V 5200 V/s
460V VNOM 575V 1780V 6500 V/s
575V VNOM 690V 2140V 7800 V/s
0,1 s 6 s
![Page 28: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/28.jpg)
Critérios de isolamento NEMA MG1 - Partes 30 e 31
Critérios de isolamento IEC 60034-17 e -25
![Page 29: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/29.jpg)
5.2 - Influência do conversor na elevação de temperatura do motor (T)
O T sofre a influência de 2 fatores principais:
- Harmônicas de saída do conversor (entrada do motor)
- Variação de rotação.
A influência conjunta de ambos fatores deve ser considerada para
evitar o sobreaquecimento do motor!
Para manter o mesmo T do motor:
- Redução do torque (derating) Sobredimensionamento do motor
- Ventilação independente
- Utilização da “solução fluxo ótimo” (motor WEG + conversor WEG)
![Page 30: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/30.jpg)
CONDIÇÃO DE FLUXO CONSTANTE (V/f constante)
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
[f/fn] - Freqüência (p.u.)
[T
R] -
To
rq
ue
Ap
licá
ve
l (p
.u.)
para manter o ΔT da classe F (105°C)
para manter o ΔT da classe B (80°C)
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
fluxo constante
V/f constante
![Page 31: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/31.jpg)
Exemplo de dimensionamento utilizando a curva de derating
Dimensionar: Motor Standard auto-ventilado para operar com conversor de frequência e manter T
bob da classe F)
Carga: Compressor (TR = 3,5 kgfm)
Rotação: 180rpm 1800rpm
Rede: 380V / 60Hz / Trifásica
Resolução:
(motor 4 polos) cv =
716
1800 . , = P 8,8
53
Hzrpm
Hzrpm
601800
6180
10,060
66 frHzf
Calculando o fator de redução do torque (DF)
15 cv - IV p - 60 Hz - Carcaça 132M
DF = 0,7
![Page 32: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/32.jpg)
5.3 - Influência do conversor na corrente pelos mancais (tensão no eixo) do motor
A maior causa de correntes pelos mancais quando o motor é
alimentado por um conversor PWM é a TENSÃO MODO
COMUM (CMV - Common Mode Voltage )
Componentes básicas de corrente pelos mancais:
- Componente de condução (permanente)
- Componente de descarga capacitiva (EDM)
![Page 33: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/33.jpg)
5.3.1 - Tensões Modo Comum
Inversão CC para CA
Tensão e correntes modo comum
![Page 34: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/34.jpg)
5.3.2 - Circuito equivalente do motor para as correntes capacitivas (alta frequência)
Capacitâncias “parasitas”
do motor
Circuito equivalente para as
correntes capacitivas
Enrolamento Estatórico
Cer
Cec Crc
mancais
CmtCmd
Rotor
Carcaça / Terra
ICICM
ICM
Ier
Tensão modocomum
![Page 35: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/35.jpg)
5.3.3 - Mecanismo de circulação de corrente pelos mancais
1 - Geração da Tensão Modo Comum pelo estágio inversor;
2 - Inversor alimenta o enrolamento estatórico do motor;
3 - A corrente flui através das capacitâncias parasitas do estator para o rotor;
4 - O potencial do rotor com relação à carcaça (aterrada) aumenta;
5 - O rotor atinge um potencial tal que rompe o filme de graxa do mancal.
Estriamento (fluting) causado pela corrente
![Page 36: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/36.jpg)
5.3.4 - Resultados Práticos
Corrente capacitiva no mancal (IC)
(CFW-05 + 10cv/4p/60Hz/380V)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100
Freq. de Operação [Hz]
Ic[m
A]
1.8 [kHz] 3.6 [kHz] 7.2 [kHz] 14.4 [kHz]
Corrente Capacitiva
Tensão medida no mancal
traseiro
![Page 37: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/37.jpg)
5.3.5 - Métodos de como evitar ou minimizar as correntes pelos mancais
MOTOR COM UMA
PONTA DE EIXO
SEM PROTEÇÃO PARA
OS MANCAIS
![Page 38: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/38.jpg)
COM PROTEÇÃO PARA OS MANCAIS
(uma ponta de eixo)
![Page 39: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/39.jpg)
MOTOR COM DUAS PONTAS DE EIXO
SEM PROTEÇÃO PARA OS MANCAIS
![Page 40: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/40.jpg)
COM PROTEÇÃO NOS MANCAIS
(duas pontas de eixo)
![Page 41: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/41.jpg)
5.4 - Influência do conversor no ruído do motor
FONTES DE RUÍDO
- Sistema de Ventilação;
- Rolamentos;
- Origem Magnética.
Para motores alimentados com inversores de frequência o ruído magnético pode ser a maior fonte de ruído, independentemente do n° de polos.
![Page 42: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/42.jpg)
Nível de pressão sonora médio em [dB(A)]
)10....(10N
110.log.Lp 0,1Lpn0,1Lp1
Lp = nível de pressão sonora médio
Lp1 = nível de pressão sonora médio no ponto 1
Lpn = nível de pressão sonora médio no ponto n
N = nº de pontos medidos
![Page 43: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/43.jpg)
Ruído em função da potência dos motores e da fchav do conversor
5.4.1 - Resultados Práticos – conversor escalar
![Page 44: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/44.jpg)
Nível de pressão sonora [dB(A)](Motor 12.5cv/4p/380V/60Hz/132M)
30
50
70
90
0 20 40 60 80 100 120Freq. de Operação [Hz]
Lp
[d
B(A
)]
1.8 kHz 3 .6 kHz 7.2 kHz
14 .4 kHz N orma
Ruído em função da fop do motor e da fchav do conversor
![Page 45: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/45.jpg)
Conversores: CFW-06.67/380-480 (vetorial)
CFW-06.158/380-480 (vetorial)
5.4.2 - Resultados Práticos – conversor vetorial
![Page 46: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/46.jpg)
Nível de pressão sonora [dB(A)]
(Freqüência de operação 60Hz)
60
65
70
75
80
85
90
20cv 30cv 50cv 75cv 100cv
Motores Standard
Lp
[d
B(A
)]
2.5kHz 5.0kHZ Rede Norma
Ruído em função da potência dos motores e da fchav do conversor
5.4.2 - Resultados Práticos – conversor vetorial
![Page 47: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/47.jpg)
Nível de pressão sonora [dB(A)]
(Motor 100cv/4p/380V/60Hz/250S/M)
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100 120
Freq. de Operação [Hz]
Lp
[d
B(A
)]
2.5kHz 5.0kHz Norma
Ruído em função da fop do motor e da fchav do conversor
![Page 48: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/48.jpg)
5.4.3 - Critérios, quanto ao ruído, para motores alimentados por inversores de freqüência
NEMA MG1 - Parte 30: Aumento do ruído entre 5 e 15 [dB(A)]
IEC 60034 - 17 : Aumento do ruído de 1 a 15 [dB(A)]
![Page 49: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/49.jpg)
5.5 - Influência do conversor no rendimento do motor
- O rendimento diminui, devido ao aumento nas perdas causado pelas
harmônicas;
- Normas não mostram como deve ser medido o desempenho do
conjunto (conversor + motor);
- NEMA - MG1: testes de desempenho do motor, quando solicitados,
deverão ser realizados com tensão senoidal;
- Ensaio conversor + motor acordo mútuo entre fabricante e usuário;
- Instrumentos de medição especiais.
![Page 50: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/50.jpg)
5.5.1 - Resultados Práticos
Motor 15cv-IVp-50Hz-
400V
Rend. do Sistema
Motor 15cv-IVp-50Hz-
400V
Rend. dos componentes
![Page 51: MOTORES DE INDUÇÃO DE GAIOLA ... - eniopadilha.com.breniopadilha.com.br/documentos/EEL-D03_00_SebastiaoLauroNau_3_Motor... · Guia Técnico “Motores de ... (tensão no eixo) do](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052421/5becd32209d3f2ed1c8c05b0/html5/thumbnails/51.jpg)
5.6 - Considerações, quanto ao torque, para motores alimentados por conversores de frequência
NEMA MG1 - PARTE 31:
TORQUE DE PARTIDA
O motor deverá ser capaz de produzir um torque de partida no mínimo 140%
do Tnom e absorvendo no máximo 150% da corrente nominal.
TORQUE MÁXIMO
O torque máximo do motor em qualquer frequência dentro da faixa de
operação definida para a aplicação não poderá ser menor que 150%
do torque nominal (relativo àquela frequência), quando tensão
nominal para aquela frequência é aplicada.