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Ligaes de Motores nas Redes de Distribuio de Energia Eltrica

Reviso 04 12/2008 NORMA ND.52

ELEKTRO Eletricidade e Servios S.A. Diretoria de Operaes Gerncia Executiva de Engenharia

Rua Ary Antenor de Souza, 321 Jd. Nova Amrica Campinas SP Tel.: (19) 2122-1000 E-mail: [email protected] Site: www.elektro.com.br

ND.52 Ligaes de Motores nas Redes de Distribuio de Energia Eltrica

Campinas SP, 2008 92 pginas

Aprovaes

Andr Augusto Telles Moreira Gerente Executivo de Engenharia

Antonio Srgio Casanova Gerente de Projetos e Obras

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Ligaes de Motores nas Redes de Distribuio de Energia Eltrica Norma

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Reviso 04 Dezembro/2008

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Elaborao

Clarice Itokazu Oshiro Emerson Ricardo Furlaneto

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ELEKTRO reservado o direito de modificar total ou parcialmente o contedo desta norma, a qualquer tempo e sem prvio aviso considerando a constante evoluo da tcnica, dos materiais e equipamentos bem como das legislaes em vigor.Pgina 6 Reviso 04 Dezembro/2008

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INDICECONTROLE DE REVISES .................................................................................................................... 9 INTRODUO ....................................................................................................................................... 11 1. OBJETIVO....................................................................................................................................... 11 2. CAMPO DE APLICAO ............................................................................................................... 11 3. DEFINIES ................................................................................................................................... 11 4. REFERNCIAS NORMATIVAS ...................................................................................................... 14 5. CONDIES GERAIS .................................................................................................................... 14 5.1 Flutuaes rpidas de tenso .................................................................................................... 15 5.2 Motores de induo assncronos .............................................................................................. 17 5.2.1 Tipos de motores ..................................................................................................................... 17 5.2.2 Motor de induo trifsico com rotor bobinado ................................................................... 18 5.3 Motor de induo trifsico com rotor gaiola............................................................................. 19 5.3.1 Funcionamento......................................................................................................................... 19 5.3.2 Caractersticas tcnicas .......................................................................................................... 20 5.3.3 Caractersticas de partida ....................................................................................................... 24 5.3.4 Dispositivos de partida com tenso reduzida ....................................................................... 25 5.3.5 Motor de induo monofsico ................................................................................................ 29 6. CONDIES E ORIENTAES ESPECFICAS ........................................................................... 32 6.1 Limitaes de atendimento ........................................................................................................ 32 6.1.1 Tenso secundria ................................................................................................................... 32 6.1.2 Tenso primria........................................................................................................................ 32 6.2 Potncia de partida ..................................................................................................................... 32 6.3 Limites de flutuaes de tenso ................................................................................................ 33 6.4 Impedncias dos elementos da rede ......................................................................................... 33 6.4.1 Transformador de distribuio ............................................................................................... 33 6.4.2 Redes secundrias e primrias .............................................................................................. 34 6.5 Fator de potncia ......................................................................................................................... 34 6.6 Procedimentos para anlise do atendimento ........................................................................... 34 6.6.1 Levantamento de dados .......................................................................................................... 34 6.6.2 Anlise do atendimento ........................................................................................................... 36 6.6.3 Atendimento a mais de um motor .......................................................................................... 43 6.6.4 Medidas preventivas e/ou corretivas ..................................................................................... 44 TABELAS ............................................................................................................................................... 47 ANEXOS ................................................................................................................................................ 65

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CONTROLE DE REVISESData 01-12-2008 Descrio Reviso e atualizao do documento s diretrizes do SGQ e ao modelo F-SGQ-010.

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INTRODUOOs motores eltricos de induo assncronos, quando ligados diretamente rede de distribuio, absorvem na partida uma corrente da ordem de cinco a oito vezes a nominal. Durante a partida desse tipo de motor, a rede de distribuio fica submetida a uma queda de tenso, cuja intensidade pode ocasionar srios distrbios operacionais nos equipamentos de comando e proteo, alm de afetar o sistema de iluminao. Nas instalaes em que so utilizados equipamentos eletrnicos, tais como os de processamento de dados, as quedas de tenso resultantes da partida de um motor podem afetar consideravelmente a operao dos mesmos, que em geral trabalham em uma faixa estreita de variao de tenso. 1. OBJETIVO Esta Norma tem por objetivos bsicos estabelecer: - os critrios tcnicos e os procedimentos a serem observados no estudo e/ou anlise da partida de motores de induo assncronos, relacionados pelos consumidores nos pedidos de ligao, visando preservar a qualidade do fornecimento de energia eltrica; - uma metodologia de clculo que permita quantificar os efeitos causados s redes de distribuio pela partida dos motores, bem como identificar as aes corretivas passveis de serem implementadas. 2. CAMPO DE APLICAO Os critrios e procedimentos estabelecidos nesta Norma aplicam-se s anlises tcnicas de partidas de motores de induo assncronos s redes de distribuio, quer na tenso primria de 13,8 kV e 34,5 kV ou na tenso secundria de 220/127 V. 3. DEFINIES Barra Qualquer ponto significativo do sistema em que se queira destacar qualquer grandeza eltrica. Barramento infinito uma barra do sistema que contm potncia de curto-circuito infinita, na qual no existem variaes de tenso ou de freqncia. Tenso de alimentao a tenso efetivamente recebida pelo consumidor, no ponto de entrega de energia, em condies normais de operao. Ponto de entrega a barra em que, o sistema da ELEKTRO se interliga ao circuito do consumidor. Queda de tenso Qualquer reduo verificada no nvel de tenso de alimentao, produzida pela ligao de cargas no sistema.

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Flutuao de tenso Reduo transiente de tenso, que provoca nos aparelhos de iluminao o fenmeno do pisca-pisca (flicker) e pode causar interferncia no funcionamento e desempenho das instrumentaes e aparelhos eletrnicos. Flicker a impresso visual de uma variao na luminosidade, regular ou no, podendo dependendo do grau, causar irritaes viso do ser humano. Potncia nominal (Pn) a potncia que o motor pode fornecer, dentro de suas caractersticas nominais, em regime contnuo. Tenso nominal (Vn) a tenso da rede para qual o motor foi projetado. Por norma o motor deve ser capaz de funcionar satisfatoriamente quando alimentado com tenses de 10% acima ou abaixo de sua tenso nominal, desde que sua freqncia seja a nominal. Se houver simultaneamente, variaes na freqncia, a tolerncia de variao de tenso reduzida, de modo que a soma das duas variaes (tenso e freqncia) no ultrapasse 10%. As tenses mais usadas nos motores eltricos so 220 V, 380 V e 440 V. A grande maioria dos motores tem terminais de enrolamentos religveis, de modo a poderem funcionar em redes de pelo menos duas tenses diferentes. Velocidade nominal (Nn) a velocidade que o motor atinge em regime permanente potncia nominal, sob tenso e freqncia nominais. A velocidade depende do escorregamento (S) e da velocidade sncrona (Ns). Seu valor dado por:

S% Nn = Ns 1 100 Conjugado mecnico Conhecido tambm como torque, esta grandeza traduz o esforo que o motor deve ter para movimentar seu eixo. O conjugado varia com a velocidade, contendo instantes distintos desde a partida at o regime. Conjugado nominal (Cn) aquele que o motor desenvolve, potncia nominal, quando submetido tenso e freqncia nominais. Conjugado de partida (Cp) Conhecido tambm como conjugado de arranque ou de rotor bloqueado aquele desenvolvido pelo motor durante a partida, sob condies nominais de tenso e freqncia. O conjugado deve ter um valor elevado, para que o motor possa acionar a carga, desde a posio de inrcia at a velocidade nominal (em regime), num tempo reduzido. Principalmente quando utilizada uma chave de partida, ou quando exista uma queda de tenso considervel at os terminais do motor.

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ND.52716 P Ns


Conjugado bsico (CB) aquele conjugado quando a mquina aciona carga nominal a velocidade nominal (Nn). Matematicamente obtido da seguinte frmula:

CB =

Sendo: P = potncia do motor em cv Ns = velocidade sncronaConjugado mximo (CMA)

o conjugado de maior valor produzido pelo motor, nas condies nominais de tenso e freqncia, sem variaes bruscas de velocidade. O conjugado mximo tambm deve ter um valor elevado, capaz de assimilar satisfatoriamente os eventuais picos de carga, e tambm, manter a velocidade angular num valor razovel, quando da ocorrncia de quedas de tenso no sistema de suprimento.Conjugado mnimo (CMI) o menor valor de conjugado desenvolvido pelo motor, desde a velocidade zero at a velocidade correspondente ao conjugado mximo. Na partida, este valor no pode ser muito pequeno, seno a mesma ser mais demorada, sobreaquecendo o motor, especialmente nos casos de alta inrcia, ou partida com tenso reduzida. Conjugado de acelerao (CA) aquele que o motor desenvolve desde a velocidade zero, at a velocidade em regime. Velocidade sncrona (Ns) a velocidade de rotao do campo magntico girante. Uma das caractersticas dos motores de induo trifsico o de permitirem, dependendo dos aspectos construtivos, uma variedade de velocidades admissveis. 120 f Ns = p

Sendo: Ns = velocidade sncrona; f = freqncia da rede em Hz; p = nmero de plos.Escorregamento (S) a diferena entre a velocidade sncrona (Ns) e a velocidade real do motor, expressa em porcentagem da velocidade sncrona. O escorregamento definido para as condies nominais do motor. N Nn S= s 100 (%) NS Carga Conjunto dos valores das grandezas eltricas e mecnicas que caracterizam as solicitaes impostas a uma mquina, em dado instante, por um circuito eltrico ou um dispositivo mecnico.Pgina 13 Reviso 04 Dezembro/2008

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Funcionamento em vazio Estado de funcionamento de uma mquina girando velocidade nominal e sob condies nominais, mas sem fornecer potncia. Partida Passagem de uma mquina do estado de repouso velocidade de regime, incluindo energizao, arranque, acelerao e, se necessrio, a sincronizao com a fonte de alimentao. Arranque Estado de funcionamento de uma mquina, no instante em que ela passa do estado de repouso ao de movimento. Acelerao Estado de funcionamento de uma mquina compreendido entre o arranque e a velocidade de regime. 4. REFERNCIAS NORMATIVAS

Na aplicao desta norma poder ser necessrio consultar:4.1 Normas tcnicas brasileiras

ABNT NBR 5410 Instalaes eltricas de baixa tenso. ABNT NBR 5457 Terminologia para mquinas eltricas girantes. ABNT NBR 7094 Mquinas eltricas girantes - Motores de induo Especificao. ABNT NBR 9884 Mquinas eltricas girantes Graus de proteo proporcionados pelos invlucros. ABNT NBR 14039 Instalaes eltricas de mdia tenso de 1,0 kV a 36,2 kV.4.2 Normas tcnicas da ELEKTRO

ND.10 Fornecimento de energia eltrica em tenso secundria a edificaes individuais Norma. ND.12 Redes Protegidas Compactas Critrios para projetos e padronizao de estruturas - Norma ND.20 Instalaes consumidoras em tenso primria de distribuio de energia eltrica Norma. ND.21 Projetos de redes areas rurais de distribuio de energia eltrica Norma. ND.22 Projetos de redes areas urbanas de distribuio de energia eltrica Norma. ND.25 Projetos de redes areas isoladas e protegidas de distribuio de energia eltrica Norma. ND.53 - Ligaes de Cargas de Irrigao nas Redes de Distribuio de Energia Eltrica5. CONDIES GERAIS

Para a anlise de atendimento, em regime normal de funcionamento, deve ser avaliada basicamente, os efeitos dessa carga adicional em relao disponibilidade da rede (primria e/ou secundria), transformador de distribuio, nveis de tenso, etc. A partida de um motor de induo assncrono necessita tambm de uma anlise bem criteriosa, por absorver da rede uma corrente elevada, que provoca variaes de tenso no circuito secundrio ou primrio no qual ser ligado.Pgina 14 Reviso 04 Dezembro/2008

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A anlise compreende a avaliao e a definio at que valor essa variao de tenso pode ser considerada no prejudicial, sem provocar reflexos indesejveis s demais cargas ligada na rede, bem como a necessidade ou no de aplicao de medidas corretivas. Como a ligao de um motor pode envolver a realizao de servios na rede, com a participao do consumidor, torna-se oportuna, a fim de conciliar os interesses mtuos, delinear as responsabilidades das partes envolvidas. Ao consumidor, interessado na ligao de equipamento desse tipo compete: dimensionar a sua rede interna de distribuio em conformidade com as normas Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) e da ELEKTRO, relacionadas no item 4, a fim de que as instalaes projetadas tenham a capacidade adequada, proporcionem queda de tenso mnima e atendam aos requisitos de segurana requeridos; aterrar todas as carcaas dos motores; dotar os motores de protees previstas nas normas ND.10 ou ND.20 se o consumidor for atendido em tenso secundria ou primria, respectivamente; fornecer todas as informaes necessrias para a ELEKTRO efetuar a anlise tcnica do fornecimento, inclusive catlogo do motor; dimensionar a potncia do motor e definir o dispositivo de partida requerido pelo equipamento; respeitar os critrios e exigncias da ELEKTRO para a ligao.

Alm dos aspectos relacionados anteriormente sempre recomendvel, sob os aspectos tcnicos, que o consumidor observe tambm os quesitos expostos a seguir: evitar partidas simultneas dos motores; evitar a partida dos motores no perodo de carga mxima do sistema (18 h s 21 h); a instalao do motor deve ser suprida por circuito diretamente derivado do quadro de distribuio geral interno do consumidor, a fim de minimizar as interferncias sobre outras cargas e para manter as condies ideais para o seu prprio funcionamento; realizar consulta prvia a ELEKTRO antes de adquirir o motor.

de competncia da ELEKTRO: efetuar o fornecimento de energia eltrica na instalao consumidora, com nveis de tenso e continuidade adequados; gerenciar a rede de distribuio de modo a viabilizar a ligao de motor; mantendo as flutuaes de tenso dentro dos limites admissveis, que no afetem a qualidade do fornecimento de energia eltrica aos demais consumidores, com custos mnimos para o interessado e a empresa; avaliar os parmetros do motor fornecidos pelo consumidor e o comportamento da rede, face s novas solicitaes e propor as melhorias necessrias para a adequao do fornecimento de energia eltrica, bem como a necessidade do consumidor dotar o motor de dispositivos para a reduo da corrente de partida.

Observamos que a escolha do tipo de dispositivo para a reduo da corrente de partida do motor de competncia exclusiva do consumidor.5.1 Flutuaes rpidas de tenso

Alguns equipamentos eltricos de consumidores, ao serem conectados ao sistema de distribuio, podem provocar flutuaes durante a sua operao normal de funcionamento, tendo como conseqncia a cintilao (flicker), que a impresso visual de uma luminosidade oscilante de modo regular ou irregular. O termo cintilao refere-sePgina 15 Reviso 04 Dezembro/2008

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a uma impresso subjetiva e no deve ser confundida com a flutuao de tenso que uma variao do valor de tenso. Dentre os diversos equipamentos eltricos que so utilizados na rede de distribuio destacam-se aqueles que, em seu regime normal de operao, podem provocar flutuaes de tenso, quais sejam: motores, aparelhos de solda, raios X, etc. Durante a partida de um motor de induo assncrono os equipamentos instalados ao longo da rede de distribuio esto sujeitos perturbaes devido a queda de tenso ocasionada pela corrente de partida, que atingem valores de cinco a oito vezes a corrente nominal. Em funo das condies da rede e da localizao do motor; essa queda de tenso momentnea pode atingir valores elevados e provocar vrios tipos de perturbaes s cargas, tais como: cintilao nas cargas de iluminao (flicker); desligamento das lmpadas de vapor de mercrio utilizadas em iluminao pblica; o no acionamento dos contadores das chaves de partida do prprio motor; quando so utilizadas na comutao automtica das chaves compensadora, srie-paralela ou estrela-tringulo; perda de rotao do motor ou at parada de outros motores ligados linha; tempo de partida do motor muito elevado, podendo causar sobreaquecimento e prejudicar a segurana e vida til do motor; nos casos onde so utilizadas chaves redutoras de tenso de partida, o conjugado de partida do motor poder tornar-se menor que o conjugado resistente (carga). Neste caso o motor permanecer bloqueado causando sobreaquecimento ou mesmo a queima do motor se a proteo no estiver bem ajustada.

A titulo informativo relacionamos a seguir os nveis mnimos de tenso necessrios para o funcionamento de alguns dispositivos e equipamentos da rede: as lmpadas fluorescentes, para serem acesas, necessitam no mnimo de 90% da tenso nominal, no entanto, podem apagar quando os nveis atingirem a 80% da tenso nominal; a faixa de tolerncia de tenso nos dispositivos de comando dos motores, de 0,8 a 1,1 vezes a tenso nominal de alimentao. Abaixo de 80% da tenso nominal pode ocorrer abertura ou no acionamento dos contadores; as lmpadas de vapor de mercrio utilizadas em iluminao pblica tem eficincia satisfatria em funcionamento at 90% da tenso nominal, entretanto pode se apagar quando atingirem valores inferiores; os motores de induo trabalhando a plena carga podem parar quando a tenso atingir 70,5% da tenso nominal. O que geralmente causa reclamaes dos consumidores a cintilao ou flicker nas lmpadas de iluminao residenciais ou outros. Como todos os consumidores normalmente utilizam lmpadas eltricas para iluminao, de se esperar que quando existe flutuao de tenso, um grande nmero seja afetado, trazendo como conseqncia, uma elevada quantidade de reclamaes empresa. Conseqentemente, sempre necessria alguma margem de segurana nas definies de limites ou quantidades de cintilao que causam perturbaes. Um ponto muito importante a esclarecer que o problema de flutuao de tenso mais fcil de ser solucionado antes de se ligar os equipamentos eltricos que provocam a cintilao, isto , no estgio de estudo para atendimento instalao do consumidorPgina 16 Reviso 04 Dezembro/2008

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pois nem sempre o mesmo ter interesse e/ou recursos para custear as medidas corretivas aps a entrada em operao de seus equipamentos.5.2 Motores de induo assncronos 5.2.1 Tipos de motores

Os motores de induo assncronos so os mais utilizados e isso se deve aos seguintes motivos: construo simples; extremamente robustos; exigem pouca manuteno; menor custo; existem no mercado vrias potncias padronizadas, com diferentes velocidades, que so funo do tipo de utilizao; pequenas variaes na rede no alteram o seu funcionamento; vida til longa. So denominados assncronos porque sempre a velocidade real do motor inferior a do campo magntico girante do estator. Uma das grandes vantagens do motor assncrono, quando comparado ao sncrono, o fato de partir sozinho, mesmo com carga. O motor assncrono apresenta a resistncia rotrica com valor muito baixo. Esta caracterstica, que constitui uma vantagem no funcionamento normal, apresenta-se como desvantagem no momento de partida. Sendo pequena a resistncia no instante da partida, geram-se correntes rotricas de elevado valor. Se o motor partir sem carga, o torque de partida necessrio muito pequeno; por isso, a limitao de corrente de partida pode ser obtida sem problemas por meio de uma reduo na tenso de alimentao. Se o motor partir com carga, preciso que o mesmo produza um considervel torque motor. Para que este torque motor seja produzido com valores limitados de corrente, necessrio efetuar a insero de um reostato ao circuito rotrico, que possvel somente em motores com rotor bobinado. Os motores de induo assncronos podem ser basicamente de dois tipos: - Trifsicos: com rotor gaiola ou de curto-circuito; com rotor bobinado ou de anis. - Monofsicos: rotor gaiola - fase dividida partida a resistncia; rotor gaiola - fase dividida partida a capacitor; plo sombreado ou fendido; universal. Dentre os motores assncronos, so os com rotor gaiola (trifsicos e monofsicos) os mais utilizados nas indstrias e oficinas, bem como os mais susceptveis de provocar flutuaes de tenso, na rede de distribuio, na partida.

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Conseqentemente, esse tipo de motor, abordado de forma mais detalhada nesta Norma, de modo viabilizar a sua ligao sem afetar a qualidade do fornecimento aos demais consumidores ligados na rede. No Anexo II so apresentados de forma esquemtica os tipos de motores de induo, assncronos existentes.5.2.2 Motor de induo trifsico com rotor bobinado

O motor de induo trifsico com rotor bobinado (motor de anis), difere do gaiola somente em relao ao rotor, pois este em lugar de barras de cobre, tem enrolamentos anlogos ao do estator, que so fechados externamente por meio de anis e escovas a um reostato externo. Pela variao da resistncia do reostato, podemos reduzir a corrente de partida e controlar dentro de certos limites a velocidade do rotor e o conjugado de partida. As principais vantagens e desvantagens desse tipo de motor so as seguintes: - Vantagens: controle da velocidade; reduo da corrente de partida; possibilita partidas com cargas pesadas devido ao seu elevado conjugado proporcionado pelo reostato externo. - Desvantagens: necessitam de manutenes peridicas, pois tem anis, escovas e outros dispositivos que se desgastam; mais caros que os equivalentes com rotor gaiola; menor rendimento; o reostato de partida caro e necessita operador. O dispositivo de desligar as escovas deve ser protegido e adequado de modo a no permitir que as escovas fiquem ligadas por muito tempo. A cada tap do reostato externo, corresponde a uma curva caracterstica de conjugado e medida que variamos a resistncia externa, concomitantemente estaremos mudando de curva, como mostrado na figura a seguir.

Figura 1: Curvas de conjugado de partida de motores com rotor bobinadoPgina 18 Reviso 04 Dezembro/2008

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Assim para efetuarmos a partida de um motor de induo trifsico com rotor bobinado, devemos colocar inicialmente o reostato externo no seu valor mximo. Como o conjugado do motor na partida maior que o resistente, este passa a girar com movimento uniforme. A resistncia externa gradualmente reduzida durante o perodo de acelerao, medida que aumenta a velocidade do motor. O motor, ao atingir a sua velocidade nominal, tem a resistncia externa totalmente retirada do circuito, os enrolamentos do rotor so curto-circuitados e o motor passa a comportar- se como um motor gaiola.

Figura 2: Ligao do reostato para partida do motor de anis

O reostato de partida deve ser selecionado considerando-se o conjugado requerido durante a partida. Em funo das caractersticas apresentadas do motor de induo trifsico com rotor bobinado, a partida do mesmo no deve provocar flutuaes de tenso indesejveis rede de distribuio. Conseqentemente, nos estudos de atendimento, esse tipo de motor deve ser avaliado apenas em relao aos efeitos ocasionados rede devido ao aumento de carga, ou seja, queda de tenso, carregamento do transformador e dos condutores. Os diagramas de ligaes de motores de induo trifsicos com rotor bobinado so mostrados no Anexo III.5.3 Motor de induo trifsico com rotor gaiola 5.3.1 Funcionamento

um motor que trabalha com velocidade praticamente constante. Visto que o rotor no pode atingir a velocidade do campo magntico girante, o motor funciona sempre com um escorregamento de fase (S). Em vazio o escorregamento muito pequeno. Ao ser aplicada carga do motor, torna-se necessria uma corrente maior para produzir o conjugado necessrio, o que provoca uma diminuio da velocidade do rotor e conseqente aumento do escorregamento. Em condies nominais, o escorregamento de fase da ordem de 6%. Com o motor em vazio, circula pelo estator uma corrente de pequeno valor necessria para manter o campo magntico girante, que responsvel pelo funcionamento do mesmo e suprir as perdas, que corresponde histerese, correntes parasitas e perdas mecnicas. Em relao ao fator de potncia temos a destacar:Pgina 19 Reviso 04 Dezembro/2008

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em vazio, o motor representa para o sistema uma carga altamente indutiva e o fator de potncia nessas condies muito pequeno, da ordem de 0,20 a 0,30; em condies nominais (plena carga), o fator de potncia alcana seu valor mximo que dependendo da potncia do motor, varia entre 0,70 e 0,90.

O motor de induo trifsico com rotor gaiola desenvolve na partida um baixo conjugado de partida, motivo pelo qual no pode ser utilizado onde o arranque tenha que ser dado sob pesadas condies de carga. Assim a partida desse tipo de motor deve ser realizada sempre em vazio ou apenas com a carga inercial do conjunto a ser acionado, sem a realizao de trabalho. Os motores de induo trifsicos com rotor gaiola so encontrados nas tenses de 220 V, 380 V e 440 V, para a baixa tenso e 2 300 V, 4 160 V e 6 600 V na mdia tenso. Para a ligao nas redes secundrias da ELEKTRO possvel efetuar a ligao de motores trifsicos s em 220 V, que a tenso padronizada; exceto em So Joo da Boa Vista, onde em uma pequena rea confinada a tenso de 380 V. Os motores de induo trifsicos de mdia tenso e os de baixa tenso de 380 V e 440 V so usualmente utilizados por indstrias e consumidores de irrigao na rea rural. As caractersticas tpicas dos motores de induo trifsicos com rotor gaiola so apresentadas na Tabela 4 a Tabela 7.5.3.2 Caractersticas tcnicas 5.3.2.1 Regime de servio (REG)

o grau de regularidade da carga a que o motor submetido. Os motores normais so projetados para regime contnuo, isto , em que a carga constante, por tempo indefinido, e igual potncia nominal do motor.5.3.2.2 Grau de proteo (IP)

um grau padronizado, que define o tipo de proteo do motor contra a entrada de agentes externos e estranhos na mquina. A Norma ABNT NBR 9884 define como notao do grau de proteo s letras Ip, seguidas de dois algarismos, que so:

- algarismo 1: indica o grau de proteo contra penetrao de corpos slidosestranhos e contato acidental; - algarismo 2: indica o grau de proteo contra penetrao de gua no interior do motor.5.3.2.3 Classe de isolamento

A Norma agrupa os materiais isolantes e os sistemas de isolamento, no que denomina de classe de isolamento, e so limitados pela temperatura que cada material isolante pode suportar em regime contnuo, sem que seja afetada a sua vida til. As classes de isolamento empregadas em mquinas eltricas so definidas na Tabela 2.5.3.2.4 Cdigo de partida (COD)

a indicao padronizada, atravs de uma letra, da corrente de rotor bloqueado do motor, sob tenso nominal.Pgina 20 Reviso 04 Dezembro/2008

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O cdigo dado por:3 V Ip kVA = cv P 100

Sendo: Ip = corrente de partida ou de rotor bloqueado; P = potncia do motor, em cv. Os valores relativos s letras dos cdigos de partida so apresentados na Tabela 1.5.3.2.5 Categoria

Os motores eltricos so classificados em categorias, conforme suas caractersticas de conjugado em relao corrente de partida e a velocidade, adequadas para cada tipo de carga. As categorias definidas na norma ABNT NBR 7094 so as seguintes: categoria N Conjugado de partida normal, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Constituem a maioria dos motores encontrados no mercado e prestam-se ao acionamento de cargas nominais, como bombas, mquinas operatrizes; categoria H Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e baixo escorregamento. Usados para cargas que exigem maior conjugado na partida, como peneiras, transportadores carregadores, cargas de alta inrcia, etc.; categoria D Conjugado de partida alto, corrente de partida normal e alto escorregamento (mais de 5%). Usados em prensas excntricas e mquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos peridicos. Usados tambm em elevadores e cargas que necessitam de, conjugados de partida muito altos e corrente de partida limitada. As curvas conjugado x velocidade das diferentes categorias so mostrados no Anexo VII. 5.3.2.6 Placa de identificao

Os fabricantes colocam na carcaa dos motores uma placa de identificao, fornecendo as caractersticas principais do motor. So empregadas abreviaes, letras, nmeros, codificados de acordo com as normas usuais, nacionais ou estrangeiras. A seguir apresentamos um modelo de placa, com as respectivas explicaes. A ordem dos dizeres no a mesma para todos os fabricantes e nem sempre com indicaes to completas. As caractersticas dos motores variam de um para outro, porm as condies gerais de servio, para motores de uso comum ou normal, so consideradas como sendo as mesmas: - localizao sombra; - altitude no superior a 1000 m em relao ao nvel do mar; - temperatura ambiente no superior a 40 C e no inferior a 0 C.

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Marca: Fabricante: Endereo: Modelo V Hz r ISOL CL COD TEMP cv F

YROT cos REG CARC VENT

A CAT FS PROT IP TIPO

Sendo: cv ou HP ou kW - potncia nominal do motor; F (Fases) monofsico, bifsico ou trifsico; V (Volts) - tenso nominal de servio em: Delta Y Estrela Monofsico ou bifsico A (Ampres) corrente a plena carga. Exemplo: A 27/15 = 27 A sob 220 V () e 15 A sob 380 V (Y) ou A 27 / Y 15 Hz (Hertz) - freqncia da rede a qual o motor ser ligado (60 Hz); ROT (rotao) - rotao nominal do motor; r rendimento nominal do motor cos (fator de potncia) - apresentado sempre para as condies nominais do motor. Os valores prticos so apresentados na Tabela 4 a Tabela 8, respectivamente, para os motores de induo trifsicos e monofsicos. ISOL CL (classe de isolamento) - classe que define o limite de temperatura que equipamento pode suportar em regime contnuo REG (regime de servio) regime de carga a que o motor submetido PROT IP (grau de proteo) - tipo de proteo do motor contra a entrada de agentes externos; FS (fator de servio) fator que aplicado potncia nominal indica a sobrecarga com a qual o motor pode funcionar, sem se queimar; CARC (carcaa) Indica por meio de cdigo a forma construtiva do motor; TEMP (temperatura) elevao de temperatura permitida em relao ambiente de 40 C. Este aumento de temperatura est relacionado com a classe de isolamento; VENT (ventilao): - Motores abertos e semi fechados com ventilao interna; - Motores abertos sem ventilao; - Motores totalmente blindados sem ventilao externa; - Motores de ventilao externa totalmente blindados, de carcaa lisa ou com aletas.

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Junto com a placa de identificao ou em separado, teremos a indicao das ligaes do motor.

LIGAES

4 2 A

5 3 B

6 1 C OU

4 2 A

5 3 B

6 1 C

Linha de 220 V Linha de 220 V

Linha de 380 V Linha de 380 V

R U Z

S V X DELTA

T W Y

R U Z

S V X ESTRELA

T W Y

5.3.2.7 Desempenho do motor devido variao de tenso

Na tabela a seguir so apresentados os reflexos no desempenho do motor de acordo com a variao na tenso de alimentao do motor:Desempenho do motor Conjugado de partida e Conjugado mximo Corrente de partida Corrente de plena carga Escorregamento Velocidade de plena carga Rendimento Fator de potncia Sobreaquecimento Rudo magntico sem carga Tenso 20% acima da Tenso 10% acima Tenso 10% nominal da nominal abaixo da nominal Aumenta 44% Aumenta 25% Diminui 11% Diminui 30% Aumenta 1,5% Pequeno aumento Diminui 5% a 15% Diminui 5 C Aumento perceptvel Aumenta 21% Aumenta 10% a 12% Diminui 7% Diminui 17% Aumenta 1% Aumenta 1% Diminui 3% Diminui 3 C Ligeiro aumento Diminui 19% Diminui 10% a 12% Aumenta 11% Aumenta 23% Diminui 1,5% Diminui 1% Aumenta 1% Aumenta 5 C Ligeira diminuio

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ND.52


5.3.3 Caractersticas de partida 5.3.3.1 Partida a plena tenso

A partida de um motor de induo trifsico com rotor gaiola realizada atravs de chave de partida direta, que montada em caixa metlica ou de material termoplstico. Esse tipo de chave proporciona proteo contra toques, acmulo de poeira e respingos e pode ser fornecida com dispositivo de comando manual atravs de contatores ou disjuntores. recomendvel que tenha proteo contra sobrecarga e curto circuito. Por norma o motor deve suportar a partida a plena tenso, isto , deve suportar os esforos mecnicos nas bobinas, devidos a essas correntes, bem como seus efeitos trmicos. A Tabela 1 mostra os cdigos de partida e os valores limites de kVA/cv que a mquina deve suportar. Embora a partida a plena tenso de motores de induo trifsicos, com rotor gaiola, de potncias de at 5 cv seja admissvel sempre recomendvel que seja efetuada uma anlise tcnica da rede, a fim de verificar se as flutuaes de tenso no superam os valores admissveis. Em outras palavras, a partida direta a plena tenso, no precisa ser evitada, se a rede tiver capacidade suficiente, para prover com tenso nominal a corrente requerida pelo motor e desde que esta no cause danos ao equipamento, bem como flutuaes de tenso que afetem o fornecimento de energia eltrica aos demais consumidores. No Anexo IV so mostrados os diagramas de ligao de um motor com partida a plena tenso.5.3.3.2 Partida de tenso reduzida

A elevada corrente que ocorre na partida dos motores trifsicos com rotor gaiola podem causar quedas de tenso, nas redes de distribuio, em nveis indesejveis, ocasionando, portanto, perturbaes no sistema. Para diminuir esta corrente, normalmente utiliza-se dispositivo para reduzir a tenso nos enrolamentos do motor no instante de partida. Estes dispositivos so recomendados para cargas onde o conjugado resistente de partida bem inferior em relao ao nominal, ou especificamente para partida a vazio. Para o funcionamento adequado dos dispositivos de partida dos motores, deve-se atentar para os seguintes aspectos: quando houver conjugado resistente de carga durante a partida, o mesmo deve ser menor que o conjugado de partida do motor de forma que a acelerao, at a uma rotao prxima a nominal, ocorra em tempo suficiente para no prejudicar a vida til do motor ( recomendado que este tempo no ultrapasse 10 segundos); o tempo de comutao da chave de partida, da tenso reduzida para tenso de rede, deve ser dimensionado para permitir a acelerao do motor at a aproximadamente 90% da rotao nominal.

Recomenda-se que o tempo de comutao seja tambm igual ou inferior a 10 segundos. Cumpre-se ressaltar que no podemos diminuir a tenso de partida para um valor qualquer, uma vez que o conjugado de partida desse tipo de motor proporcional ao quadrado da tenso aplicada.Pgina 24 Reviso 04 Dezembro/2008

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Cp = k V 2

Sendo: Cp = conjugado de partida; k = constante; V = tenso aplicada ao motor. Assim se for aplicada uma tenso da ordem de 80% da nominal aos terminais de um motor, o conjugado de partida igual a 64% do que seria proporcionado se o motor fosse ligado diretamente na rede. Analogamente, a reduo da corrente de partida, tambm proporcional ao quadrado do valor da tenso aplicada ao motor. Nessas condies, para a deciso por um tipo de chave de partida necessrio verificar se o conjugado de partida suficiente para operar a mquina. Os equipamentos para partida de motores utilizados com maior freqncia, para esta finalidade so:

chave estrela-tringulo; chave compensadora de partida; chave srie-paralela; partida com resistncia.

Esclarecemos que a definio da potncia do motor bem como do dispositivo de partida a ser utilizado de inteira responsabilidade do consumidor.5.3.4 Dispositivos de partida com tenso reduzida 5.3.4.1 Chave estrela-tringulo (CET)

Para utilizao da partida com chave estrela-tringulo necessrio que o motor tenha possibilidade de ligao em dupla tenso, ou seja, 220/380 V, 380/660 V ou 440/760 V, e ter no mnimo 6 bornes de ligao. Na ligao estrela, a corrente da linha fica reduzida a 1/3 em relao ligao tringulo, ou seja, aproximadamente 33%. A curva do conjugado do motor tambm reduzida na mesma proporo, portanto a partida estrela-tringulo pode ser usada quando a curva de conjugado suficientemente elevada para garantir a acelerao do motor, portanto com o conjugado resistente da carga menor que o conjugado de partida do motor. Na tabela abaixo apresentamos as tenses nominais mltiplas mais comuns em motores trifsicos e sua aplicao s tenses de rede usuais:Tenses dos enrolamentos Tenso de servio Partida com chave estrela-tringulo

220/380 V 220/440/230/460 V 380/660 V 220/380/440/760 V

220 V 380 V 220/230 V 440/460 V 380 V 220 V 380 V 440 VPgina 25

Sim No No No Sim Sim No SimReviso 04 Dezembro/2008

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A chave estrela-tringulo, em geral, s pode ser empregada em partidas com a mquina em vazio, isto , sem carga. Somente aps ter atingido a rotao nominal, a carga pode ser aplicada. Esse tipo de dispositivo de partida apresenta vantagens e desvantagens, que relacionamos a seguir: - Vantagens A chave estrela-tringulo muito utilizada, por seu custo reduzido; No tem limite quanto ao nmero de manobras; Os componentes ocupam pouco espao; A corrente de partida fica reduzida para aproximadamente 1/3. - Desvantagens A chave s pode ser aplicada a motores cujos 6 bornes ou terminais sejam acessveis; A tenso da rede deve coincidir com a tenso em tringulo do motor; Com a corrente de partida reduzida para aproximadamente 1/3 da corrente nominal, reduz-se tambm o momento de partida para 1/3; Se o motor no atingir pelo menos 90% de sua velocidade nominal, o pico de corrente na comutao de estrela para tringulo quase como se fosse uma partida direta, o que se torna prejudicial aos contatos dos contatores e no traz nenhuma vantagem para a rede eltrica. Na figura a seguir, apresentamos as curvas de conjugado e corrente de um motor com chave estrela-tringulo, acionando uma carga com conjugado resistente.Conjugado I C

IY

CY Cr

I - corrente em tringulo IY - corrente em estrela C - conjugado em tringulo CY - conjugado em estrela Rotao

Figura 3: Curvas de conjugado e corrente com partida estrela-tringulo

(*) A condio para utilizao das chaves estrela-tringulo que as tenses indicadas na placa do motor devem estar relacionadas entre si pelo fator 3 sendo que o menor valor seja coincidente com a tenso de servio. No Anexo V apresentado o diagrama de ligaes de um motor com partida atravs de uma chave estrela-tringulo. Na Tabela 9 so indicados at que potncias de motor, esse dispositivo de partida recomendado, quando o atendimento efetuado em tenso secundria, bem como as suas caractersticas tcnicas. Cumpre-sePgina 26 Reviso 04 Dezembro/2008

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ressaltar que a utilizao de chaves estrela-tringulo no se limita s potncias constantes da Tabela 9, podendo, de acordo com catlogos de fabricantes acionarem motores de at 500 cv ou superiores, desde que especificadas corretamente. Na Tabela 11 esto apresentadas as principais caractersticas e aplicaes dos dispositivos para partida de motores com tenso reduzida usuais. Por exemplo, para um motor com ligao 220/380Y, tenso de alimentao de 220 V e motor com 6 bornes, a ligao ficar da seguinte forma:220 V

S

4 1 3 2

6

R 6

R

0 22

1

V

127 V

3 5 T 5 T 2

4

S

Ligao estrela

Ligao tringulo

Figura 4: Ligao dos enrolamentos do motor para partida em estrela-tringulo

Na partida em estrela a tenso por fase ficar reduzida a 127 V ( 3 vezes menor que a tenso de linha) e em tringulo ficar com a tenso por fase de 220 V.5.3.4.2 Chave compensadora (CAT)

As chaves compensadoras so geralmente utilizadas em partidas de motores com cargas de conjugado resistente at aproximadamente 50% do conjugado em regime normal, tais como, compressores, ventiladores, calandras, bombas centrfugas e britadores. As chaves compensadoras possuem normalmente tap's de 80% e 65% da tenso nominal, possibilitando a partida do motor satisfatoriamente com pequeno conjugado de carga. Na partida, a corrente e o conjugado ficam reduzidos a aproximadamente 42% e 64% dos valores atingidos em partida direta, para tap's de 65% e 80% respectivamente. Nas chaves compensadoras automticas o segundo pico bem reduzido visto que o auto-transformador se torna uma reatncia em srie por um curto tempo, durante a comutao de tap, acrescentando-se ainda que neste intervalo o motor no desligado da rede. No Anexo V apresentado o diagrama de ligaes de um motor trifsico com partida atravs de uma chave compensadora. Na Tabela 9 so indicadas at que potncia do motor trifsico esse dispositivo de partida recomendado, bem como as suas caractersticas tcnicas. Observamos que a utilizao de chaves compensadoras de partida no se limita s potncias constantes da Tabela 9, podendo, de acordo com catlogos de fabricantes, acionarem motores de at 500 cv ou superiores, desde que especificadas corretamente. Na Tabela 11 esto apresentadas as principais caractersticas e aplicaes dos dispositivos para partida de motores com tenso reduzida usuais.Pgina 27 Reviso 04 Dezembro/2008

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A utilizao de dispositivos de partida desse tipo apresenta algumas vantagens e desvantagens, que relacionamos a seguir: - Vantagens No tap de 65% a corrente de linha aproximadamente igual a da chave estrelatringulo, entretanto na passagem da tenso reduzida para a tenso da rede o motor no desligado e o segundo pico bem reduzido visto que o autotransformador por curto tempo se toma uma reatncia; possvel a variao do tap de 65% para 80% ou at para 90% da tenso da rede, a fim de que o motor possa partir satisfatoriamente.

- Desvantagens A grande desvantagem a limitao da sua freqncia de manobras. Na chave compensadora automtica sempre necessrio saber a sua freqncia de manobra para determinar corretamente o auto-transformador; A chave compensadora bem mais cara que a chave estrela-tringulo, devido ao auto-transformador; Devido ao tamanho do auto-transformador, a construo se torna volumosa, necessitando quadros maiores, o que torna o seu preo elevado. Nas chaves compensadoras manuais, normalmente na comutao da tenso reduzida para a tenso de rede, o motor desligado por curto espao de tempo. Este tempo depender da velocidade de comutao do operador.5.3.4.3 Chave srie - paralela (CSP)

Para utilizao das chaves srie - paralela imprescindvel que os motores tenham a possibilidade de ligao nas quatro tenses, normalmente em 220/380/440/760 V, portanto com 12 terminais acessveis e as suas tenses em regime normal de servio devem ser iguais s tenses de rede. Na partida, a corrente e o conjugado ficam reduzidos aproximadamente 25% dos valores atingidos em partida direta, portanto devem ser acoplados s mquinas que partem praticamente a vazio, tais como bombas centrfugas, mquinas para beneficiamento de madeira e mquinas agrcolas. As ligaes das bobinas do motor podem ser efetuadas em estrela ou tringulo, dependendo da tenso nominal da rede. Nas figuras a seguir esto ilustradas as ligaes para partida srie-paralela com tenso de rede de 220 V e 380 V.RV

R

22 0

22 0V

11 0V

Ligao srie

Ligao paralela

T

S

T

S

Figura 5: Ligao srie/paralela para tenso nominal de 220 V

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ND.52R


S

R

S

380 V

220 V

380 V

110 V

Ligao srieT

Ligao paralela

220 V

T

Figura 6: Ligao srie/paralela para tenso nominal de 380 V

No Anexo V apresentado os diagramas de ligaes de um motor trifsico com partida atravs de uma chave srie-paralela. Na Tabela 9 so indicados at que potncia de motor esse dispositivo de partida recomendado quando o atendimento efetuado em tenso secundria, bem como as suas caractersticas tcnicas. Ressaltamos que a utilizao de chaves srie-paralela no se limita as potncias constantes da Tabela 9, podendo, de acordo com catlogos de fabricantes acionarem motores de at 500 cv, desde que especificadas corretamente. Na Tabela 11 esto apresentadas as principais caractersticas e aplicaes dos dispositivos para partida de motores com tenso reduzida usuais.5.3.4.4 Partida com resistncia - reator (CRX)

Liga-se em srie com o motor (estator), resistncia (ou reatores) de forma a obter uma tenso reduzida nos terminais da mquina, devido queda de tenso na chave. Este mtodo proporciona uma acelerao suave, haja vista que a queda de tenso se reduz com a corrente medida que o motor acelera. Em geral a queda de tenso nas resistncias varia entre 15 e 30% da tenso nominal. Para grandes motores, deve se usar reatores em vez de resistores, evitando assim perdas e elevao de temperatura durante a partida. Esse dispositivo de partida indicado para cargas de elevada inrcia e que necessitam de uma acelerao suave. A corrente de partida reduzida para 70% a 85% da que circularia se o motor fosse ligado diretamente rede e o conjugado conseqentemente reduz-se para 49% a 72%. No Anexo V apresentado o diagrama de ligaes de um motor, cujo dispositivo de partida so resistncia-reator, e na Tabela 9 so indicadas at que potncia de motor esse dispositivo recomendado quando o atendimento efetuado em tenso secundria, bem como as suas caractersticas tcnicas. Na Tabela 11 esto apresentadas as principais caractersticas e aplicaes dos dispositivos para partida de motores com tenso reduzida usuais.5.3.5 Motor de induo monofsico 5.3.5.1 Caractersticas tcnicas

Os motores monofsicos so menos utilizados nas instalaes quando comparados aos trifsicos e na maioria dos casos, so de pequena potncia ( 10 cv) e acionamPgina 29 Reviso 04 Dezembro/2008

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furadeiras, condicionadores de ar, pequenos compressores, unidades de refrigerao, etc. So construtivamente semelhantes aos motores de induo trifsicos. O rotor pode ser do tipo gaiola, intercambivel com o dos polifsicos ou com rotor bobinado, no caso dos universais. O estator apresenta algumas peculiaridades devido ao fato do motor monofsico no desenvolver nenhum conjugado de partida. Para possibilitar a partida do motor monofsico por seus prprios meios alojado no estator alm do enrolamento principal, um auxiliar para criar uma defasagem angular com a corrente e proporcionar um conjugado resultante de partida. O enrolamento auxiliar s opera na partida, uma vez que com o motor girando, h conjugado para a realizao do servio. Para melhorar o conjugado de partida dos motores de induo monofsicos usual, em alguns tipos adicionar ao enrolamento auxiliar, um capacitor eletroltico, para produzir uma defasagem maior em relao ao principal. O capacitor eletroltico atua tambm na limitao da corrente de partida e melhoria do fator de potncia. Os tipos mais importantes de motores monofsicos so:a) Motor de fase dividida - partida a resistncia

Esse motor apresenta baixo conjugado de partida e corrente de partida elevada, que cai rapidamente com a acelerao do motor. Geralmente esse tipo de motor de potncia fracionria, isto , menor que 1 cv. utilizado para acionar ventiladores, exaustores, esmeril, pequenas bombas hidrulicas, etc.b) Motor de fase dividida - partida com capacitor

Esse motor caracteriza-se por apresentar um conjugado de partida elevado com corrente de partida atenuada, decorrente da instalao do capacitor no enrolamento auxiliar. construdo com potncias de at 10 cv e aplicado em bombas, compressores, unidades de refrigerao, etc.c) Motor de plo sombreado ou fendido

Esse tipo de motor fabricado em potncias fracionrias (< 1cv) e rendimentos muito baixos (20% para 1/125 cv, 60 Hz, 1 600 rpm). So utilizados geralmente em toca-discos, mquinas eltricas para cortar frios, pequenos ventiladores, dispositivos girantes para vitrines, etc.d) Motor universal

um motor que pode funcionar tanto em corrente contnua como em alternada, sem prejuzo sensvel de suas caractersticas de velocidade, conjugado de partida, etc. O motor universal possui caractersticas muito semelhantes s do motor srie de corrente contnua. Seu rotor bobinado com coletor e escovas e o estator tambm bobinado. Para motores de baixa potncia costuma-se empregar estator de plos salientes, idntico ao do motor de corrente contnua. Para potncias mais elevadas,Pgina 30 Reviso 04 Dezembro/2008

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usa-se um estator ranhurado, com enrolamentos idnticos aos enrolamentos do motor de induo. So encontrados normalmente com potncias at 3/4 cv e so utilizados em aspiradores, secadores de cabelo, barbeadores, furadeiras portteis, etc. A velocidade regulada atravs de um reostato em srie ao enrolamento do estator.5.3.5.2 Caractersticas de partida

Os motores universais caracterizam-se por apresentar conjugados elevados de partida e corrente de partida normal. A incluso de um reostato em srie ao enrolamento do estator, alm de possibilitar o controle da velocidade e partidas suaves, atenua a corrente de partida. Como so apresentados em potncias fracionrias, no ocasionam rede flutuaes de tenso. Analogamente o que ocorre com os motores polifsicos, os monofsicos com rotor gaiola solicitam na partida uma corrente da ordem de 5 a 8 vezes a nominal do mesmo. Apesar de solicitar monofsicos de fase fendido, podem ser potncia fracionria permissveis. uma corrente de tal intensidade na partida, os motores dividida - partida com resistncia e os de plo sombreado ou ligados tambm, diretamente rede, uma vez que so de e no ocasionam flutuaes de tenso acima dos valores

Assim, dos motores monofsicos, os que requerem maiores cuidados na partida, so os de fase dividida - partida com capacitor, que podem ser construdos com potncias de at 10 cv. Dadas as suas caractersticas e a fim de evitar flutuaes excessivas de tenso, a sua ligao, diretamente s redes secundrias de distribuio, esto limitadas as seguintes potncias: fase neutro: at 1 cv; fase fase: at 3 cv.

Considerando-se que os motores monofsicos com partida com capacitor geralmente so fornecidos com duas tenses, 110/220 V, at 3 cv e para potncias maiores nas de 220/440 V ou 254/508 V, para minimizar os efeitos da partida sempre recomendvel que os de potncia a partir de 1 cv, inclusive, sejam ligados rede secundria entre fases (220 V). Para os motores monofsicos de potncias superiores aos valores acima, visando reduzir a elevada corrente inicial e conseqentes perturbaes rede, devem ser aplicados dispositivos de partida semelhantes aos motores trifsicos. Nos motores monofsicos, os dispositivos usuais para a reduo da corrente de partida so: Chave compensadora de partida: A reduo da corrente de partida, afeta tambm os conjugados, que so proporcionais ao quadrado da relao de transformao do auto-transformador.

No Anexo VI apresentamos o esquema de ligao da chave compensadora de partida, aplicada aos motores monofsicos.

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Chave srie paralela: Esse dispositivo s deve ser aplicado se a tenso da rede for igual metade das tenses do motor e a partida for efetuada praticamente em vazio, em virtude dos conjugados e a corrente ficarem reduzidos a 1/4 do seu valor.

O esquema de ligao deste dispositivo de partida apresentado no Anexo VI. Observamos que os motores monofsicos de potncias superiores a 1 cv, quando comparados com os trifsicos de igual potncia apresentam desempenho tcnico inferior e custos iniciais e operacionais superiores. Conseqentemente, o consumidor na escolha do tipo de motor deve avaliar a adequabilidade de sua aplicao, so os aspectos tcnico-econmicos. Os motores monofsicos de partida com capacitor de potncias mais elevadas (10 cv) tm aplicaes mais freqentes nas reas rurais, para o acionamento de bombas de irrigao e recalque que abordado na Norma ND.53.6. CONDIES E ORIENTAES ESPECFICAS 6.1 Limitaes de atendimento 6.1.1 Tenso secundria

A Norma ND.10 define as limitaes para ligaes de motores de induo com rotor gaiola de acordo com as categorias de atendimento de consumidores em tenso secundria de distribuio. Ressalte-se que os limites estabelecidos na Norma ND.10 devem ser considerados como orientativos, pois em funo das caractersticas operativas, os motores de induo com rotor gaiola podem ocasionar perturbaes de tenso e conseqentemente transtornos ao fornecimento de energia eltrica aos demais consumidores ligados rede. A anlise da viabilidade de ligao dos mesmos, independentemente de suas potncias, deve ser realizada de acordo com esta Norma. Na Tabela 9 so apresentadas as caractersticas das chaves de partida aplicveis aos motores de induo com rotor gaiola, conforme a ND.10. Em relao aos motores monofsicos, face s caractersticas de partida dos mesmos, que podem ocasionar perturbaes de tenso, a sua ligao diretamente rede de distribuio, esto limitadas as seguintes potncias: 2 cv entre fase - neutro (127 V); 3 cv entre fases (220 V).

Conforme exposto no item 5.3.3 sempre recomendvel que os motores monofsicos de potncias a partir de 1 cv inclusive, sejam ligados na rede secundria entre fases (220 V).6.1.2 Tenso primria

A Norma ND.20, estabelece as limitaes com relao tenso secundria do transformador do consumidor e conseqentemente no que tange a tenso de alimentao dos motores.6.2 Potncia de partida

A potncia de partida dos motores de induo trifsicos com rotor gaiola de fundamental importncia para a avaliao da viabilidade de ligao desse tipo de equipamento nas redes de distribuio.Pgina 32 Reviso 04 Dezembro/2008

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Outro aspecto a ser observado de que nos estudos deve-se utilizar sempre que possvel os dados reais, que podem ser obtidos atravs: cdigo de partida, que representado por uma letra nos dados de placa do motor, e cujos valores so apresentados na Tabela 1; relao entre corrente de partida e corrente nominal do motor (Ip/ln), que pode ser obtida nos dados de placa do equipamento ou catlogo tcnico fornecido pelo fabricante. Na falta de dados reais podem ser utilizados os valores orientativos constantes na Tabela 4 a Tabela 8; informaes fornecidas pelos consumidores e/ou fabricantes atravs de catlogos do motor.

Ressaltamos que o valor da potncia de partida, obtida de uma das maneiras acima descritas consideram, o motor partindo em plena tenso. Assim, quando a partida efetuada atravs de dispositivos que limitam a corrente inicial deve-se aplicar a potncia de partida a plena tenso, um fator de reduo em conformidade com o tipo utilizado e descrito no item 5.3.4.6.3 Limites de flutuaes de tenso

Os limites de flutuaes de tenso permissveis para os motores so determinados com base no nmero de partidas e no grfico apresentado na Anexo X. Estamos adotando em carter experimental a curva tolervel de irritao (3) apresentada no grfico da Anexo X, proposta por uma concessionria norte-americana que flexibiliza os limites permissveis de flutuaes de tenso. Para facilitar a avaliao dos limites de flutuaes de tenso permissveis, os valores do grfico da Anexo X relativos curva (3) foram tabelados e so apresentados na Tabela 20. Caso o consumidor no informe o nmero de partidas devem ser utilizados os seguintes limites de flutuaes de tenso: para os motores trifsicos e monofsicos com potncias superiores 5 cv e 3 cv respectivamente, deve ser aplicada a freqncia mdia de 1 partida por hora que equivale a um limite de flutuao de tenso de 7,42% (Tabela 20); para os motores trifsicos com potncias at 5 cv inclusive e os monofsicos at 3 cv (fase - neutro e fase - fase) utilizado o limite de flutuao de tenso de 10%. Estes valores esto sendo adotados em funo do menor porte dos motores e das consideraes constantes dos itens 5.1 e 5.3.2.7.

Observamos que o nmero de partidas do motor deve sempre ser referenciado a uma unidade de tempo (hora, minuto ou segundo).6.4 Impedncias dos elementos da rede

Na avaliao da viabilidade de ligao dos motores, os parmetros do sistema de distribuio normalmente considerados so os transformadores de distribuio, as redes urbanas e rurais que so representados atravs de suas respectivas impedncias.6.4.1 Transformador de distribuio

A impedncia do transformador de distribuio identifica da pela letra "Z" e expressa em porcentagem (%). Esse valor deve ser obtido diretamente da placa de identificao existente em cada transformador.Pgina 33 Reviso 04 Dezembro/2008

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Como referncia, na Tabela 3 so apresentados os valores normalizados das impedncias dos transformadores das classes 15 kV e 36,2 kV.6.4.2 Redes secundrias e primrias

Para o clculo da viabilidade de ligao de motores, h necessidade de ser verificada a queda de tenso nos circuitos secundrios e/ou primrios, decorrente do funcionamento do equipamento. A queda de tenso na rede secundria deve ser calculada de acordo com as bitolas dos cabos, nmero de fases e fator de potncia, atravs dos coeficientes de queda de tenso (%/kVA 100 m) que so apresentados nas Tabela 12 a Tabela 15. Para o clculo da queda de tenso na rede primria devem ser utilizados os valores das resistncias e reatncias dos condutores, expressas em /km, apresentados na Tabela 16 a Tabela 19, que levam em considerao a configurao e a modalidade da rede.6.5 Fator de potncia

Os motores de induo com o motor gaiola, em funo de suas caractersticas construtivas, apresentam na partida, valores muito baixos de fator de potncia. medida que adicionada carga ao motor, o valor do fator de potncia vai se elevando at atingir o seu valor mximo, quando este atinge as suas condies nominais. Assim, nos estudos de viabilidade de ligao de motores desse tipo devem ser utilizados nos clculos, os seguintes valores de fator de potncia: na partida: 0,20 a 0,30 indutivo; em regime: os valores prticos constantes na Tabela 4 a Tabela 8, para as condies nominais do motor. 6.6 Procedimentos para anlise do atendimento 6.6.1 Levantamento de dados 6.6.1.1 Dados do(s) motor(es)

As principais informaes sobre o(s) motores(s) que devem ser apresentadas ELEKTRO para a realizao da anlise tcnica do atendimento so os seguintes: - fabricante; - nmero de fases; - tenso nominal; - freqncia nominal; - tipo de motor (de gaiola, de rotor enrolado); - potncia nominal; - velocidade sncrona ou nmero de palas; - regime tipo; - classe de temperatura da isolao do motor; - rotao nominal; - corrente nominal; - categoria, quando aplicvel; - corrente com rotor bloqueado; - fator de potncia em regime;Pgina 34 Reviso 04 Dezembro/2008

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- fator de potncia na partida; - ocorrncias de partidas por unidade de tempo (dia, hora ou minuto); - dispositivo de partida - identificar tipo e ajuste (se aplicvel). Das informaes referentes ao motor relacionadas anteriormente, as principais, que devem ser fornecidas a ELEKTRO para anlise da viabilidade do atendimento por motor so: tipo do motor (rotor em gaiola, rotor bobinado, corrente contnua, sncrono, etc.); nmero de fases (1,2 ou 3); rotao (rpm); corrente nominal (A); corrente de partida (A); cdigo de partida (A) ou relao Ip/In (pu); tenso nominal (V); potncia nominal (cv); fator de potncia em regime; fator de potncia na partida; ocorrncia de partidas (por dia, por hora, por minuto, etc.); tipo de partida (direta, com chave estrela-tringulo, chave compensadora no tap (%), chave srie paralelo, resistncia ou reatncia primria no ajuste (%) ou resistncia rotrica, etc.); - fabricante do equipamento de partida. Caso o consumidor seja atendido em tenso primria deve informar tambm: - potncia do transformador do consumidor (kVA); - impedncia do transformador do consumidor (Z(%)). Sempre que possvel, anexar catlogo do fabricante do equipamento. No caso de mais de um motor, o consumidor deve informar os dados solicitados para cada uma das unidades separadamente. Junto com as informaes do(s) motor(es), devem ser fornecidos os seguintes dados: localizao do consumidor e do responsvel pelo levantamento. Se o atendimento for em tenso primria, o consumidor deve adicionar as informaes referentes a potncia (kVA) do seu transformador, bem como a respectiva impedncia percentual do equipamento (Z(%)). O nmero de partidas do motor uma informao de suma importncia, uma vez que est diretamente ligada ao limite da flutuao de tenso permissvel. Esta informao funo direta do regime de operao do motor (liga e desliga) que somente o consumidor tem condies de prestar.6.6.1.2 Dados da rede secundria

Para a anlise da viabilidade do atendimento a um consumidor com motor(es), atravs da rede secundria, devem ser obtidos os seguintes dados: - Planta da rede secundria, na escala 1:1 000, atualizada contendo: Configurao do setor de transformador; Bitola dos condutores da rede secundria existente; Localizao do consumidor com os equipamentos de motores; Ponto de abertura do circuito.Pgina 35 Reviso 04 Dezembro/2008

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- Transformador de distribuio: Potncia nominal, em kVA; Impedncia em porcentagem (Z(%)) extrada dos dados de placa do equipamento. - Localizao da rede primria mais prxima do consumidor com o(s) motor(es).6.6.1.3 Dados da rede primria

Para a anlise da viabilidade do atendimento a um consumidor com motor(es), atravs da rede primria, devem ser obtidos os seguintes dados: - Plantas atualizadas da rede, nas escalas 1:5 000 e/ou 1:10 000 e/ou 1:25 000, contendo: Bitola dos condutores e respectivas extenses do alimentador; Configurao do alimentador, identificando os pontos de manobra com outros circuitos; Localizao do consumidor com o(s) equipamento(s) de motores, bem como dos demais principais ligados ao alimentador; Equipamentos de regulaes de tenses e proteo existentes; Pontos de sadas dos principais ramais rurais. - Dados do consumidor: Localizao; Cronograma de demandas; Transformador particular, para o qual deve ser informada a potncia nominal, tenses primrias e secundrias, bem como a impedncia porcentual Z(%). - Dados da subestao responsvel pelo fornecimento rea: Potncia de curto-circuito na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV; - Se ao invs da potncia de curto-circuito em 13,8 kV ou 34,5 kV for fornecido o valor da Potncia de curto-circuito na tenso de transmisso (69 kV, 88 kV ou 138 kV), devem ser obtidos os seguintes dados adicionais: Potncia nominal do(s) transformador(es) de fora, em MVA; Impedncia percentual do(s) transformador(es) de fora Z(%).6.6.2 Anlise do atendimento 6.6.2.1 Rede secundria

Na anlise do atendimento aos consumidores com motor com rotor gaiola, desprezada a impedncia do sistema at o transformador de distribuio, em virtude de seu valor ser muito pequeno, quando comparado aos valores das impedncias dos transformadores de distribuio e da rede secundria. Basicamente, a anlise do atendimento consistir em uma avaliao da flutuao total de tenso provocada por esse tipo de equipamento, que deve levar em conta a queda de tenso da rede secundria e a queda de tenso interna do transformador de distribuio. As etapas a serem observadas na anlise do atendimento so as seguintes: a) Determinao da potncia absorvida da rede em kVA A potncia absorvida pelo motor da rede, na partida, pode ser obtida por uma das seguintes expresses:

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ND.52S mp =


Pn fp

Ip k I n

Sendo: Smp = potncia de partida do motor expressa em kVA; Pn = potncia nominal do motor, em kW - a transformao da potncia do motor de cv (cavalo-vapor) para kW (quilowatt) pode ser obtido aplicando o fator 0,736 ou diretamente na Tabela 4 a Tabela 8; fp = fator de potncia nominal do motor, cujo valor pode ser obtido na Tabela 4 a Tabela 8 para condio de 100%; Ip/In = relao entre a corrente de partida e a nominal do motor obtidas na Tabela 4 a Tabela 8; k = fator devido ao tipo de dispositivo de partida aplicado ao motor que pode assumir os seguintes valores: - Partida a plena tenso - k = 1; - Chave estrela-tringulo - k = 0,333 - Chave compensadora de partida: 50% - k = 0,250 Tap 65% - k = 0,423 80% - k = 0,640 - Chave srie-paralela - k = 0,25; - Partida com resistncia-reator k = 0,70 a 0,85. b) A potncia de partida pode ser calculada tambm pela seguinte expresso:

kVA S mp = Pn k cv Sendo: Pn = potncia nominal do motor, em cv (cavalo vapor); kVA/cv = o fator relacionado ao cdigo de partida, cuja indicao padronizada atravs de uma letra informada nos dados da placa do motor. Os valores do cdigo de partida so apresentados na Tabela 1. importante utilizar, sempre que possvel os dados reais, constantes de catlogos e manuais fornecidos pelos fabricantes, a fim de que a potncia de partida calculada para o motor seja um valor representativo. c) Clculo da queda de tenso interna no transformador A queda de tenso interna porcentual nos transformadores de distribuio trifsico, provocado(s) pela partida do motor com rotor gaiola, pode ser calculada por: para equipamentos trifsicos S trafo S QTtrafo (%) = 2 Z(%) mp para equipamentos bifsicos (fase-fase) S trafo S QTtrafo (%) = 6 Z(%) mp para equipamentos monofsicos (fase-neutro) S trafo QTtrafo (%) = Z(%) Smp

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Sendo: QTtrafo(%) = queda de tenso no transformador devido a partida de motor com rotor gaiola; Z(%) = impedncia porcentual do transformador de distribuio, que pode ser obtido dos dados de placa do equipamento. Na falta desse dado utilizar os valores apresentados na Tabela 3; Smp = potncia absorvida da rede na partida pelo motor, em kVA; Strafo = potncia nominal do transformador de distribuio, em kVA. A queda de tenso interna porcentual nos transformadores de distribuio pode ser obtida atravs da utilizao dos grficos apresentados no Anexo VIII. d) Clculo da queda de tenso na rede secundria A queda de tenso causada na rede secundria pela ligao do motor com rotor gaiola deve ser calculada pela seguinte expresso:QTrede (%) = k Sendo: k = coeficiente de queda de tenso (%/kVA 100 m) apresentado respectivamente na Tabela 12 a Tabela 15. No clculo da queda de tenso deve ser utilizado o fator de potncia e os coeficientes compatveis com o nmero de fases do motor com rotor gaiola; L = distncia, em metros, do transformador de distribuio ao ponto da rede onde est localizado o motor; Smp = potncia de partida do motor absorvida efetivamente da rede, em kVA. Ressaltamos que na avaliao da flutuao de tenso da rede, no devem ser consideradas as demais cargas ligadas na rede secundria, apenas a do motor com rotor gaiola que no clculo representada pela potncia de partida que absorve da rede (Smp). e) Comparao da queda de tenso na rede secundria e no transformador de distribuio com o valor mximo de flutuao permissvel: - se QTTrafo (%) + QTRede (%) QTFlutuao (%) L Smp 100

O motor com rotor pode ser liberado sem a necessidade de implementar medidas corretivas e/ou preventivas na rede de distribuio. - se QTTrafo (%) + QTRede (%) > QTFlutuao (%) Analisar e simular as alternativas visando minimizar as perturbaes na rede. f) Avaliar sob o aspecto tcnico-econmico as alternativas de medidas corretivas, viveis de serem implementadas rede, (ver item 6.6.4), para adequar a queda de tenso secundria (rede + transformador de distribuio) em relao mxima flutuao permissvel. Deve ser adotada a alternativa que atende aos aspectos tcnicos e de menor custo de implantao. g) Deve ser verificado tambm, se em condies normais de operao da rede, o aumento de carga decorrente da ligao do consumidor com o motor com rotor gaiola, no implicar em obras de melhoria, em funo da necessidade dePgina 38 Reviso 04 Dezembro/2008

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adequao da queda de tenso e/ou carregamento do transformador de distribuio. h) Observamos que nos clculos para a avaliao das condies da rede, em regime normal, deve ser utilizada a potncia que o motor efetivamente absorve da rede, que adicionada s demais cargas existentes no consumidor (iluminao, etc.) subsidiaro a determinao da demanda do mesmo.6.6.2.2 Rede primria

Na presente norma no apresentado um mtodo para calcular diretamente as perturbaes provocadas pelo motor com rotor gaiola (flicker) e sim um que calcule a variao de tenso decorrente da ligao desse tipo de equipamento. Para verificar se o motor com rotor gaiola causar ou no flutuao de tenso indesejvel, compara-se o valor de queda de tenso instantnea com o valor admissvel. Observamos que o mtodo aproximado, e no clculo da queda de tenso instantnea, so desprezadas as cargas existentes ao longo do alimentador e as do prprio consumidor onde est instalado esse tipo de equipamento. Na anlise do atendimento devem ser observadas as seguintes etapas: a) Elaborao do diagrama unifilar do alimentador mostrando a localizao da subestao, rede primria, barra da rede onde vai ser ligado o motor com rotor gaiola, outras barras notveis da rede com consumidores susceptveis ao flicker, distncias e bitolas dos condutores entre as barras, potncia de curto-circuito na barra de distribuio do sistema e dados do transformador do consumidor (tenses, potncia nominal e impedncia porcentual (Z%)).Barra da S/E (n1) L1 #1 Scc3 - TR Transformador do consumidor Motor com rotor gaiola (n2) L2 #2 Barra do consumidor (m)

Sendo: n1, n2 ... = barras sensveis ao flicker; m = barra onde est ligado o transformador do consumidor com motor rotor gaiola; #1, #2 = bitola dos cabos entre barras; L1, L2 = distncia entre barras, em quilmetros (km); Scc3-TR = potncia de curto-circuito do sistema na barra de 13,8 kV ou 34,5 kV, em MVA. b) Definio dos valores de base Como os clculos sero realizados em pu (por unidade) h necessidade de definirmos os valores de base, ou seja: Vbase = tenso de base, que deve ser expressa pela tenso primria do transformador do consumidor, em kV; Sbase = potncia de base, que deve ser expressa pela potncia de partida do motor com rotor gaiola, em MVA (Smp), e cujo valor j deve estar compatvel com aPgina 39 Reviso 04 Dezembro/2008

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existncia ou no de dispositivo de partida, e pode ser obtido conforme descrito no item 6.2 e item 6.6.2.1; Zbase = impedncia de base, em ohms (), que pode ser obtida atravs da expresso:Z base

(Vbase )2 =S (base)

Ibase = corrente de base, em ampres (A), que pode ser obtida da expresso: S base Ibase = A 3 Vbase c) Clculo da impedncia do sistema xs = impedncia do sistema, em pu, que pode ser calculada atravs da seguinte expresso: S mp pu xs = j S cc 3 TR Smp = potncia de partida do motor com rotor gaiola, em MVA. Observamos que em funo da componente resistiva da impedncia do sistema ser muito menor que a reativa, desprezada nos clculos de flutuao de tenso. d) Clculo da impedncia do alimentador z1, z2 ... = impedncia do alimentador, em pu; R L + jX1 L1 z1 = 1 1 = r1 + jx1 pu Zbase z2 = R 2 L 2 + jX 2 L 2 = r2 + jx 2 pu Zbase

Sendo: R1, R2 ... = resistncia do cabo do alimentador, cujos valores so apresentados na Tabela 16 a Tabela 19, em /km. X1, X2 ... = reatncias do cabo do alimentador, cujos valores so apresentados na Tabela 16 a Tabela 19, em /km. L1, L2 ... = extenso dos trechos entre barras, em quilmetro. e) Clculo da Impedncia do transformador do consumidor xtrafo = impedncia do transformador expressa em pu, que representada pela reatncia da mesma pode ser calculada atravs da seguinte equao: Z(%) S mp x trafo = pu 100 S trafo Sendo: Z(%) = impedncia porcentual do transformador do consumidor; Strafo = potncia nominal do transformador do consumidor, em MVA. f) Clculo da impedncia da cargaz carga = v carga i carga pu

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Sendo: vcarga = tenso aplicada ao motor com rotor gaiola, que igual ao prprio Vbase, logo vcarga = 1,0 pu; icarga = cujo mdulo igual a corrente de base e portanto 1,0 pu. No caso da corrente, temos que considerar o fator de potncia do equipamento que provoca uma defasagem angular em relao tenso (cos). Assim: z carga = rcarga + jx carga = 1 (cos + jsen ) pu Sendo: cos = fator de potncia, cujo valor a ser utilizado deve ser o informado pelo consumidor e/ou o constante do item 6.5; sen = pode ser obtido atravs da seguinte expresso trigonomtrica:

sen = 1 cos 2 g) Diagrama das impedncias Para a avaliao da variao de tenso na rede primria, h necessidade de ser elaborado um diagrama, no qual so locados desde a impedncia do sistema, at a impedncia da carga, ou seja:0 j xs 1 r1 + j x1 2 r2 + j x2 3 j xtrafo 4

rcarga + j xcarga

h) Clculo da flutuao de tenso A flutuao de tenso de corrente da partida do motor com rotor gaiola rede primria pode ser calculada atravs da aplicao da tcnica do divisor de tenso no diagrama de impedncias constante do item f). h1) Clculo da flutuao na carga, ou seja, na barra 4 v4 = v4 = rcarga + jx carga jx s + (r1 + jx 1 ) + (r2 + jx 2 ) + jx trafo + (r carga + jx carga ) z carga z eq c arg a eq

Sendo:v 4 = mdulo de tenso da barra 4;z motor = mdulo da impedncia da carga obtida pela expresso :

z motor = (rcarga )2 + ( x carga )2Pgina 41 Reviso 04 Dezembro/2008

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x carga , em graus; motor = ngulo igual ao arc tg r carga

zeq = mdulo da impedncia obtida pela soma dos valores constantes no denominador da expresso de V4, ou seja: z eq = (r1 + r2 + rcarga ) + j(x s + x1 + x 2 + x trafo + x carga )

z eq = (r1 + r2 + rcarga )2 + (x s + x1 + x 2 + x trafo + x carga )2 x eq , em graus; eq = ngulo igual ao arc tg r eq V4 (%) = (1 - v 4 ) 100

h2) Clculo da flutuao na barra 3 v3 = v3 = rcarga + j(x carga + x trafo ) jx s + (r1 + jx1 ) + (r2 + jx 2 ) + jx trafo + (r carga + jx carga ) z c arg a+ trafo z eq eq 3

Sendo:v 3 = mdulo de tenso da barra 3;

z c arg a+ trafo = (rcarga )2 +(x carga + x trafo )2 x carga + trafo , em graus; 3 = ngulo igual ao arc tg r carga V3 (%) = (1 - v 3 ) 100

h3) Clculo da flutuao na barra 2 v2 = v2 = (rcarga + r2 ) + j(x carga + jx trafo + x 2 ) jx s + (r1 + jx1 ) + (r2 + jx 2 ) + jx trafo + (r carga + jx carga ) z c arg a+ trafo + z 2 z eq eq 2

Sendo: z c arg a+ trafo + z 2 = z c arg a+ trafo + z 2 (rcarga + r2 )2 + j(x carga + x trafo + x 2 )2 (x carga + x trafo + x 2 ) 2 = ngulo igual ao arc tg , em graus; rcarga + r2 V2 (%) = (1 - v 2 ) 100

h4) Clculo da flutuao na barra 1 v1 = (rcarga + r2 + r1 ) + j(x carga + jx trafo + x 2 + x1 ) jx s + (r1 + jx 1 ) + (r2 + jx 2 ) + jx trafo + (r carga + jx carga )

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v1 =

z c arg a+ trafo + z 2 + z1 1 z eq eq

Sendo: z c arg a+ trafo + z1 + z 2 = (rcarga + r1 + r2 )2 + j(x carga + x trafo + x1 + x 2 )2 (x carga + x trafo + x1 + x 2 ) 1 = ngulo igual ao arc tg , em graus; rcarga + r1 + r2 V1(%) = (1 - v1 ) 100 i) Anlise dos resultados Os valores de flutuaes calculados em cada barra devem ser comparados com os limites permissveis, definidos no item 6.3. Se os valores calculados forem menores que os permissveis, a ligao do motor com rotor gaiola pode ser liberada, sendo necessrio para tanto, apenas o estudo de fornecimento. Caso os valores calculados forem maiores que os limites de flutuaes de tenso permissveis, principalmente nas barras da rede, devem ser avaliadas alternativas tcnicas, passveis de serem implementadas na rede primria, para minimizar as perturbaes. j) Alternativas Analisar e simular todas as alternativas viveis com base no exposto no item 6.6.4, devendo ser adotada a que melhor atender aos aspectos tcnico-econmicos.6.6.3 Atendimento a mais de um motor

A ligao de um ou mais motores, de induo com rotor gaiola requer uma anlise de atendimento que avalie duas situaes de funcionamento: - no instante da partida - em regime normal de funcionamento a) Na partida Para a anlise da rede de distribuio no instante da partida, no consideramos a existncia de simultaneidade de dois ou mais motores, pelo fato de ser pequena a probabilidade de coincidncia, em funo do intervalo de tempo de durao da partida (mximo 10 a 15 segundos). Assim, para o clculo, da flutuao deve-se considerar somente a potncia de partida do maior motor, calculada conforme procedimento descrito no item 6.6.2.1 e item 6.6.2.2. Havendo dois ou mais motores que obrigatoriamente partam ao mesmo tempo, mesmo sendo os maiores, devem-se somar as suas potncias e consider-los como um nico motor. Com relao flutuao de tenso, deve-se considerar sempre o limite admissvel para o motor de maior potncia, que pode ser obtido conforme exposto no item 6.3. No caso das potncias dos mesmos serem iguais deve ser considerado como maior o que tiver menor limite de flutuao de tenso. b) Em regime normal de funcionamento Devem ser aplicados os seguintes fatores de demanda sobre as potncias dos motores:Pgina 43 Reviso 04 Dezembro/2008

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- 1,00 (um) para o maior motor; - 0,50 para os demais. Se houver dois ou mais motores de igual potncia, considerar apenas um deles como o de maior e o(s) outro(s) como os de menor potncia.6.6.4 Medidas preventivas e/ou corretivas

Para viabilizar a ligao de consumidores, com motor(es) de induo com rotor gaiola s redes secundrias de distribuio, devem ser minimizadas as perturbaes acarretadas por esses tipos de mquinas a outros consumidores. Assim, se no clculo da queda de tenso for constatado um valor superior aos limites estabelecidos, deve ser efetuado um estudo tcnico, a fim de serem definidas as medidas corretivas necessrias. As medidas corretivas definidas usualmente visam reduzir a impedncia da rede secundria existente Cumpre-se ressaltar que, mesmo com a aplicao de dispositivos redutores de corrente de partida nos motores trifsicos, em muitos casos ainda h necessidade de serem implementados simultaneamente uma ou mais medidas descritas a seguir, em funo da gravidade das perturbaes, ou seja: a) Aumentar a capacidade nominal do transformador de distribuio Geralmente, a impedncia interna dos transformadores de distribuio inversamente proporcional sua potncia nominal. Portanto, quanto maior a potncia nominal do transformador, menor a queda de tenso interna apresenta. b) Aumentar a bitola dos condutores da rede secundria Esta alternativa apresenta bons resultados apenas nos casos onde a distncia entre o transformador e os motores no seja superior a 60 m, mesmo para as maiores bitolas padronizadas para as redes secundrias. c) Reduzir o comprimento da rede secundria de alimentao O deslocamento do transformador de distribuio para as proximidades do ponto de instalao do(s) motor(es) oferece bons resultados, mas esse deslocamento pode tirar o transformador do centro de carga ou do planejamento, criando transtornos futuros. Ainda para reduzir o comprimento da rede secundria, pode-se optar pelo desmembramento do setor, locando o novo transformador, de preferncia, seguindo o planejamento proposto para a rea, mais prximo do(s) motor(es). Neste caso, haver necessidade de recalcular o carregamento dos transformadores envolvidos e, se for o caso, substituir o existente. d) Isolar o consumidor Se as flutuaes de tenso e as interferncias causadas forem de difcil soluo, como o caso das provocadas pelo(s) motor(es) com conversor de freqncia, a nica alternativa atender o consumidor com transformador exclusivo da empresa. e) Atender o consumidor em tenso primria de distribuio. Ainda de acordo com o item d), dependendo das condies, pode ser solicitado ao consumidor providenciar seu prprio transformador. Apesar das redes primrias serem menos susceptveis de perturbaes decorrentes da partida de motor com rotor gaiola, em consumidores ligados nesta tenso, eventualmente, para viabilizar um fornecimento, com carga desse tipo, pode implicar na adoo de uma das medidas corretivas relacionadas a seguir, que visam basicamente reduzir a impedncia do sistema, ou seja:Pgina 44 Reviso 04 Dezembro/2008

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- Atendimento atravs de um alimentador exclusivo em 13,8 kV ou 34,5 kV; - Atendimento em tenso de transmisso (69 kV, 88 kV ou 138 kV). Em ambos os casos devem ser avaliadas as diversas alternativas de medidas corretivas viveis e adotada a que melhor atender aos aspectos tcnicoeconmicos.

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TABELAS

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Tabela 1 Cdigos de partida de motores kVA/cv Cdigo kVA/cv Cdigo kVA/cv

A B C D E F G H J K

0,00 a 3,14 3,15 a 3,54 3,55 a 3,99 4,00 a 4,49 4,50 a 4,99 5,00 a 5,59 5,60 a 6,29 6,30a 7,09 7,10 a 7,99 8,00 a 8,99

L M N P R S T U V -

9,00 a 9,99 10,00 a 11,19 11,20 a 12,49 12,50 a 13,99 14,00 a 15,99 16,00 a 17,99 18,00 a 19,99 20,00 a 22,39 22,40 ou mais -

Pelo do cdigo, podemos determinar a corrente de partida de um motor, conforme exemplo a seguir:Exemplo: Motor de induo de 5 cv, 220 V, trifsico, corrente nominal de 15 A e letra de cdigo N

Da letra N temos os valores 11,20 a 12,49; Adotando o valor mdio teremos:Ip = 11,85 103 5 = 155,5 A 3 220

11,20 + 12,49 = 11,85 2

Ip 155,5 = = 10,4 In 15 Sendo: Ip corrente de partida do motor In corrente nominalTabela 2 Temperaturas mximas permitidas para classes de isolao Classe de isolao trmica Temperatura mxima

A E B F HPgina 49

105 C 120 C 130 C 155 C 180 CReviso 04 Dezembro/2008

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Tabela 3 Impedncias de transformadores de distribuio Tipo Potncia (kVA) Impedncia Z(%) 13,8 kV 34,5 kV

150Trifsico Monofsico

3,5 4,5 4,5 2,5

4,0 5,0 5,0 3,0

150 a 300 > 300 at 100

Tabela 4 Caractersticas tpicas motores de induo trifsicos rotor gaiola3 600 rpm 60 HzRotao (rpm) Carcaa ABNT Potncia kW Corrente nominal em 220V (A) 0,76 1,04 1,30 1,70 2,40 3,20 4,40 5,70 8,90 10,8 13,8 15,8 20,0 25,0 30,0 36,0 47,0 58,0 70,0 97,0 118 140 140 174 228 300 355 418 460 580 Corrente com rotor bloqueado (Ip/In) 5,30 4,70 5,00 5,50 6,20 7,10 7,00 6,60 6,70 7,60 8,30 7,10 7,50 7,50 8,60 9,10 7,50 9,20 9,20 7,80 7,60 7,50 7,20 8,10 8,30 7,50 7,50 7,90 8,20 8,10 Conjugado nominal (Cn) (kgfm) 0,03 0,05 0,06 0,10 0,15 0,20 0,31 0,42 0,62 0,82 1,02 1,23 1,54 2,04 2,55 3,07 4,08 5,09 6,10 8,04 10,1 12,1 12,1 15,1 20,1 25,1 30,1 35,1 40,1 50,1 Conjugado com rotor bloqueado (Cp/Cn) 4,0 3,0 3,2 3,2 2,9 3,4 2,9 3,0 2,7 2,9 2,7 2,2 2,4 2,1 2,2 2,6 2,3 2,7 3,0 3,4 2,9 2,6 3,0 2,5 3,1 2,5 2,5 2,5 2,7 2,9 Conjugado mximo (Cmx/ Cn) 4,3 3,4 3,0 3,2 3,1 3,5 2,8 2,8 2,7 3,1 2,6 2,9 3,4 2,7 3,0 3,5 2,9 3,0 3,0 3,0 2,5 3,0 2,8 2,7 3,3 2,7 2,7 2,6 2,8 2,7 Rendimento (n%) Fator de potncia (fp) % da potncia nominal 75 53,0 58,0 59,0 65,5 68,5 71,0 74,5 75,5 79,0 82,6 82,0 84,2 85,1 85,8 87,2 89,3 89,0 90,2 90,0 90,0 91,1 90,0 91,4 91,3 92,1 89,5 91,2 91,6 92,4 91,0 100 58,1 61,9 62,9 68,4 71,0 72,7 75,7 76,1 79,4 83,2 83,8 84,3 85,2 85,8 87,5 89,4 89,3 90,4 90,9 91,0 92,2 91,0 92,0 92,5 93,1 91,4 92,7 92,9 93,3 92,5 50 0,57 0,60 0,64 0,52 0,64 0,62 0,78 0,80 0,70 0,70 0,72 0,76 0,73 0,82 0,82 0,84 0,86 0,88 0,86 0,82 0,80 0,84 0,86 0,85 0,85 0,80 0,82 0,84 0,84 0,89 75 0,65 0,68 0,72 0,73 0,79 0,75 0,85 0,86 0,79 0,80 0,80 0,84 0,80 0,88 0,86 0,88 0,90 0,90 0,89 0,85 0,85 0,89 0,88 0,88 0,90 0,85 0,86 0,86 0,87 0,89 100 0,70 0,75 0,78 0,83 0,85 0,83 0,87 0,89 0,82 0,86 0,85 0,87 0,85 0,90 0,89 0,90 0,92 0,92 0,91 0,88 0,87 0,91 0,90 0,90 0,91 0,88 0,88 0,87 0,90 0,90 Fator de servio (FS) 1,35 1,35 1,35 1,25 1,25 1,25 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Momento de inrcia (J) (kg.m2) 0,00030 0,00030 0,00030 0,00040 0,00050 0,00060 0,00130 0,00150 0,00210 0,00550 0,00630 0,00820 0,01730 0,01990 0,02260 0,02520 0,05150 0,05820 0,12230 0,16560 0,19160 0,33580 0,20500 0,40300 0,48690 1,07300 1,22550 1,37010 1,49850 1,84000 Tempo com rotor bloq. (seg) a quente 9 8 8 10 8 6 6 6 6 6 7 6 8 6 6 6 6 6 7 8 9 12 6 10 7 16 25 16 27 25 Nvel mdio de presso sonora dB (A) 56 56 56 56 60 60 62 62 67 67 71 69 69 71 71 71 75 75 75 82 82 82 84 84 84 89 89 90 90 90 Peso aprox. (kg) 6,

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