Partidas de Motores

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MotoresHoje 60% da eletricidade consumida em todo o territrio nacional so atravs de motores Se analisarmos, estamos rodeados de motores por todos os lados. Com esta grandeza em nossa volta precisamos analisar e entender mais afundo sobre os motores seus efeitos e caractersticas

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MotoresMuitos problemas encontrados na industria so devidos a grande quantidade de partidas de motores e seus dimensionamentos errneos em relao a sua carga. Tendo-se assim um agravamento com srias conseqncias nos alimentadores da industria e manuteno dos motores

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Motores Tipos de Motores

Podemos verificar 2 tipos de motores :Sincrono: Assincrono:

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Motores - Sincronos

Os motores sincronos so idnticos aos geradores, a diferena que o motor produz um trabalho na ponta do eixo sendo alimentado em seus terminais, j os geradores GERAM eletricidade nos terminais atravs de um trabalho na ponta do eixo

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Motores - Sincronos

Princpio de funcionamento do motor sincrono. O rotor um m permanente que gira entre dois eletroms estacionrios. Como os eletroms so alimentados por corrente alternada, seus plos invertem suas polaridades conforme o sentido da corrente inverte. O rotor gira enquanto seu plo norte 'puxado' primeiramente para o eletrom esquerdo e 'empurrado' pelo eletrom direito. Cada vez que o plo norte do rotor est a ponto de alcanar o plo sul de um eletrom estacionrio, a corrente inverte e esse plo sul transforma-se um plo norte. O rotor gira continuamente, terminando uma volta para cada ciclo da corrente alternadaABB Ltda. - 6

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Motores Assincronos90% dos motores das industria brasileira so motores assincronos. Devido a seus custos e suas aplicaes so utilizados em larga escala. Hoje com o aperfeioamento dos inversores e a melhoria da classe de exatido dos mesmos os motores assincronos atendem todas as aplicaes de motores.

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Categoria de utilizao

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Categoria de utilizao Quais so as categorias mais importantes para o nosso estudo ?

Todas as partidas diretas pertencem a uma ou mais das seguintes categorias de utilizao: AC-3, AC-4, AC-7b, AC-8a e AC-8b Todas as partidas estrela-tringulo e auto-transformadoras pertencem a categoria de utilizao AC-3ABB Ltda. - 9

%A" 75 @9 8 3 6 % %3 %)") % % '2 4 3 %0 ("")( 1 " & % % $ # "! Portanto fornece categorias de utilizao para tornar mais simples a escolha de dispositivos

AC2

AC8b DC3 AC3 AC4

DC6 AC1 DC1

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Categoria de utilizaoCada categoria de utilizao caracterizada por valores de corrente, tenso, fator de potncia e constantes de tempo Conseqentemente para contatores e ou partidas definidas por sua categoria de utilizao, dispensam a necessidade de especificar separadamente as capacidades de abertura e suportabilidade dos equipamentos, uma vez que estes valores dependem diretamente da categoria de utilizao. Antes de colocar determinado dispositivo em uma categoria de utilizao o fabricante precisa testar o dispositivo de acordo com os dados da norma.ABB Ltda. - 10

Proteo contra Curto-CircuitoPode ser com disjuntores ou com chaves seccionadoras com base fusvelDisjuntores - Vantagens: Reduo de manuteno Melhor continuidade de servio Para valores inferiores de curto-circuito o disjuntor interrompe mais rpido que o fusvel Chave Seccionadora fusvel Vantagens: Reduo de custo Chaveamento visvelABB Ltda. - 11

O disjuntor normalmente somente magntico

Proteo muito eficiente tambm para altos valores de curto-circuito

Coordenao de PartidaA IEC 60947-4 define dois tipos de coordenao de acordo com o nvel esperado de continuidade de servio. Os danos aceitveis so divididos em 2 tipos: Tipo 1: Em condies de curto-circuito, o contator ou a partida no podem danificar as pessoas ou as instalaes e, no estaro aptos a operar sem manuteno ou reposio de peas.

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Coordenao de PartidaTipo 2: Em condies de curto-circuito, o contator ou a partida no podem danificar as pessoas ou as instalaes e estaro aptos para operar imediatamente aps. O risco de selo dos contatos aceitvel.

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Coordenao de Partida

Tipo 1 Vantagem econmica inicial Paradas da planta devido a falhas Tipo 2 Continuidade de servio Fcil ManutenoABB Ltda. - 14

Coordenao de Partida

Os dispositivos de proteo contra curto-circuito so: M.C.C.B. (Molded Case Circuit Breaker) M.C.B. ( Miniature Circuit Breaker) Switch-fuse M.M.S (Manual Motor Starter)

Coordination Tables

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S RPG QIH

Investimento inicial

A ( % " c e d c b f W a X 2Y )g 40( %V P ( % 8 T` 5 % WXVP U 8 % " % 8 !

q u s (y p u y p psy t w s t u y u t s v wu y y y x(#uy v yw p x t v ii iu t st %qrp p h p w u w i

FE D BC

Manuteno cara

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Partidas de MotoresAs partidas mais comuns em aplicaes industriais so:Partida Direta Partida Estrela/Tringulo Partida Compensadora

Novas tendncias de partidas impulsionam o setor industrial com melhorias, diminuio de paradas e reduo de consumo de energia.Softstart InversoresABB Ltda. - 16

Queima de motores em partida

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Limites para as partidas de motoresConforme a portaria da ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica) cada partida tem potncias mximas para o uso:Partida Direta: at 15 CV Estrela Tringulo: 15 CV a 30 CV Compensadora: < 30CV

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S S P% XH P%S IXH XXS XH H QS S n QS X S S P(P XSn XI X%n 7 S I HI H M

~ x v ~ x ~ x z z ~ } ~ }

~ x v ~ ~ X ~ ~ }

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u h l p P%%e p XtPl %h PXj ePmkXj %q%%g XsPrXq%RpP %o nXePmfPXPXPP%%PfP l h eh e k j e k d e l k j i ehg e d Partidas de Motores Partida Direta

M

Partidas de Motores Partida Direta

Partidas de Motores Partida Direta

M

n

n

Contator

Rel Trmico de Sobrecorrente

Alto torque de partida

M

M

n

Soluo barata

Menor tempo de partida possvel

Alto torque de partida (desgaste mecnico)

Alta corrente de partida

M

I

Alta corrente de partida

M

n

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Partidas de Motores Partida DiretaComando bsico para partida direta. Picos de corrente de 6 a 10x In Maior desgaste do motorDesgaste dos mancais Rotor Estator

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Partidas de Motores Partida Estrela/Tringulo

ContatoresBaixa Corrente de Partida (somente em partidas bem sucedidas) Picos de transmisso em partida de carga Baixo torque de partida (freqncia muito baixa) Longo tempo de partida Parada sempre diretaABB Ltda. - 23

Rel Trmico de Sobrecorrente

Partidas de Motores Partida Estrela/TringuloMtodos de partidaM

n

Alta corrente de pico na partidaI

M

Torque de partida muito baixo & picos de transmissoM

nABB Ltda. - 24

n

n

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Partidas de Motores Partida Estrela/TringuloComando bsico para partida estrela/tringulo Picos de corrente de 3 a 4x In Maior desgaste do motorRotor Estator

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Partidas de Motores Softstartplo em Ex

Contator SoftstarterCorrente de partida ajustvel Torque de partida correto Possibilidade de parada suave Tempo mdio-longo de partida Desgaste mecnico mnimo

Rel Trmico de SobrecorrenteABB Ltda. - 26

Partidas de Motores SoftstartMtodos de partida Funo Principal Tiristores Reduo de tenso

Conexo Anti-paralela

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Partidas de Motores SoftstartMtodos de partida Corrente tima & torqueM M M

n

n I

n I

I

Carga baixa

Carga alta

Carga mdia

nABB Ltda. - 28

n

n

Comparao entre as Partidas

Corrente

Torque

Velocidade

Velocidade

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Partidas de Motores Inversor de Frequncia

Torque nominal de velocidade zero Conversor Corrente de partida ~1,5 *In Possvel para ajustar o tempo de partida Possvel parada suave M Caro quando no for necessria a regulao de velocidade No compacto como um softstarter

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Exemplos de aplicaoBombasPartida Normal

Ventiladores

Partida pesada

CompressoresABB Ltda. - 31

Partida Normal

Exemplos de aplicaoEsteirasNormal ou Partida Pesada

Trituradores, Misturadores, Moinhos Elevadores, Escadas RolantesABB Ltda. - 32

Partida pesada

Partida Normal ou Pesada

Dvidas

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PalestrantePaulo Boccardo Engenharia de Aplicao Tel: (11) 3688 8628 Cel: (11) 8354 6338 e-mail: paulo.boccardo@br.abb.com

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Sistemas de Qualidade de Energia

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IntroduoA cada dia aumenta-se a preocupao com a produtividade dos sistemas eltricos.Economia de energia Qualidade de energia CONSUMIR com PRODUTIVIDADE e QUALIDADE

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Orgo regulador

Para a otimizao do uso da energia eltrica o extinto DNAEE, hoje denominado ANEEL, estabeleceu algumas alteraes.Atravs da resoluo nmero 479 de 20 de maro de 1992, o novo fator de potncia passou de 0,85 a 0,92

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Limites do Fator de Potncia1

0,92 indutivo

0,92 capacitivo

Conforme a determinao, o rgo regulador ANEEL (Agncia Nacional Energia Eltrica), existem limites mnimos e mximos a serem aplicados para o Fator de Potncia conforme a portaria nmero 456Mnimo 0,92 Indutivo Mximo 0,92 Capacitivo

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As concessionrias

Estima-se que 10% da energia produzida perdida da gerao at o consumo final Nos cabos de transmisso cerca de 16% da potncia considerada reativa, gerando perdas para a concessionria.

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Torres de transmissoNos cabos de transmisso, circulam desde eletricidade at informaes de um ponto ao outro Consumir com qualidade e objetividade, este o lema das Concessionrias. As empresas de gerao recebem apenas pelo kW, MW. Por este motivo, existe a preocupao com o tipo de energia que circula

Dados Fibra ptica

Potncia AtivaABB Ltda. - 6

Potncia Reativa

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Novo apago???? Racionamento??O apago e o racionamento ocorridos nos anos de 2000 a 2002, mostraram a fragilidade dos sistemas eltricos do Brasil Despertou-se uma conscincia de consumir com qualidade e produtividade. Novos investimentos no setor eltrico evitam que tenhamos novos apages no Brasil

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A conscincia dos futuros profissionaisA cada dia a tecnologia quebra as suas barreiras, porm faz-se fundamental a conscientizao dos futuros profissionais para a questo da qualidade e o consumo de energia. Iremos vr uma parte da melhoria de sistemas pela correo do Fator de Potncia, veremos suas aplicaes, seus problemas e suas solues.

Conscincia

Social

Sucesso

Tecnologia

Ambiente

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Tipos de potnciasExistem 3 tipos de potncias

Energia Reativa Q - kVAr

Potncia Ativa (W) - Potncia que realmente transformada em algum fenmeno (realiza trabalho til) Potncia Reativa (VAr) Potncia necessria para produzir campos eletromagnticos. (no realiza nenhum trabalho)

Energia Ativa P - kWABB Ltda. - 9

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Tipos de potncias IIEnergia Aparente S - kVAPotncia Aparente (VA) Somatria VETORIAL, da potncia Ativa e potncia Reativa Fator de potncia - Fisicamente representa o cosseno do ngulo de defassagem entre a tenso e a corrente.Por definio a porcentagem da potncia total fornecida que efetivamente utilizada

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Cos

No entenderam ????

Potncia Reativa VAr

Potncia Aparente - VA Potncia Ativa - W

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Exemplos de aplicaoInstalao Industrial - Baixo F.P.S = 1000 kVA Cos = 0,7 P = 700 kW

Instalao Industrial - Alto F.P.S = 1000 kVA Cos = 0,95 P = 950 kW

Ganho de 250 kW, apenas alterando o F.P. de 0,7 para 0,95

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Exemplos de aplicao - IIAlterando o Fator de Potncia, alteramos diretamente a corrente.

Fator de Potncia I (A)

Carga de 100 kW em 480 Vca 1 0,9 0,8 120 133,7 150,5

0,7 170

0,6 201

Se aumentarmos o Fator de Potncia, a corrente automaticamente cai, diminuindo as seces dos cabos e o stress das mquinas indutivas (transformadores, motores e outras mquinas)

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Principais causadores de baixo Fator de PotnciaMotores de Induo operando em vazio Transformadores operando em vazio ou com pequenas cargas Lmpadas de descarga Grande quantidade de pequenos motores operando continuamente Cargas especiaisFornos a Arco Mquinas de solda Equipamentos eletrnicosABB Ltda. - 14

Conseqncias de baixo Fator de PotnciaPerdas na InstalaoTransformador 1000 kVa Potncia Ativa Fator de Potncia Disponvel (kW) 1 1000 0,95 950 0,92 920 0,9 900 0,85 850 0,7 700 0,6 600

Perdas em forma de calor (Perdas Joule)

Queda de tensoAumento da corrente, podendo ocasionar interrupes

Substituio da capacidade instalada (Transformadores)

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Fator de Potncia tpicos das industrias

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Como evitar as perdas por baixo F.P.?Alguns mtodos / equipamentos podem melhorar o Fator de PotnciaModificando a rotina operacional Motores Sncronos Capacitores

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Custos de correo de Fator de PotnciaPraticamente, as solues com motores sncronos e a alterao da rotina operacional, no so adotadas devido ao seu alto custo A mais utilizada, que traz o melhor custo benefcio a instalao de capacitoresCapacitores de potncia

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Por que corrigir o Fator de Potncia?As principais razes da correo de fator de potncia melhor a qualidade de energia e evitar multas com a concessionria local. O retorno do investimento da correo de Fator de Potncia varia entre 6 a 12 meses.Retorno rpido para aplicao.

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Instalao de CapacitoresCom a instalao de capacitores, a rede trabalha com mais energia ativa, no sobrecarregando o sistema. Assim a qualidade aumenta, no desperdiando energia eltrica.21 A 9A

30 A

30 A

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Tipos de correo de Fator de PotnciaOs capacitores podem ser instalados em vrios locais nos sistema eltrico: 1 : Capacitores para correo de toda planta 2 : Capacitores para o barramento principal 3 : Capacitores para alimentar vrias cargas 4 : Capacitores individuais para cada cargaLocalizao do Capacitor 1 Aprox. tcnica Flexibilidade Economias Custo por kVAr Mnimo Mnimo Mnimo 2e3 Menos Menos Menor 4 Melhor Melhor Mximo Maior

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Solues para a correo de Fator de Potncia

Tipos de soluescapacitores de potncia bancos de capacitores bancos de capacitores dessintonizados filtro ativo filtro passivo

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Sistemas e produtos para correo do F.P.

QualidadeCada vez mais os tcnicos descobrem as dificuldades que causam a energia suja. Esta expresso utilizada para descrever a contaminao das formas mais comuns senoidais de tenso e corrente.Para esta energia suja d-se o nome de distoro harmnica.

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O que distoro harmnica?Distoro harmnica nada menos que o tipo de energia incomum encontrada em redes industriais. Normalmente so encontradas e associadas a equipamentos com acionamentos estticosInversores Fontes chaveadas Cargas no lineares

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Formas de ondas - harmnicas

Problemas causados pela HarmnicaGeralmente as harmnicas mpares so que causam os grandes problemas nas instalaes eltricas.Aquecimento Perda de proteo dos dispositivos Queima de equipamentos sensveis Aumento da queda de tenso

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Estudos de Fator de Potncia necessitam da verificao do percentual de harmnicas

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Correo do Fator de Potncia com HarmnicasExistem sistemas com alto nvel de harmnicas, na qual precisam de uma correo especfica (filtros)Porm encontramos em alguns casos a correo do F.P. em circuitos com alto nvel de harmnica apenas com capacitores A ressonncia neste circuito, tem srias conseqncias como elevao da tenso, alm de problemas operacionais.

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Limites de HarmnicasOs limites de harmnicas so determinados na tenso e na corrente conforme a IEC 1001 & 2. Os capacitores no so geradores de harmnicas e, sim agravadores dos ndices de harmnicas no sistema

DHTu =

Uhn 1,10 n = 2 Un

DHTi =

Ihn 1,30 n = 2 In

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Proteo contra harmnicasExistem hoje algumas formas de fazer a correo de Fator de Potncia onde possui um alto ndice de harmnicas. Os mais comuns so:.Filtro Passivo Filtro Ativo

Usamos estes mtodos quando as cargas no lineares passam de 20% da carga total, conforme IEEE Std 519 E com estes filtros usamos a tenso nominal do capacitor sempre 10% maior.

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TreinamentosSoftstart Seletividade Clculo de Bco de Capacitores Protees Sistemas Inversores PLCs Rels Partidas de motores

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PalestrantePaulo Boccardo Engenharia de Aplicao Tel: (11) 3688 8628 Cel: (11) 83546339 e-mail: paulo.boccardo@br.abb.com

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