Material Rodante

RELATÓRIO

(SISTEMAS DE TRAÇÃO)

Por: Valdir da Silva Bezerra

TRAÇÃO REOSTÁTICA:

O sistema de tração encontrado nas séries 1100/1700 é denominado de

“Tração Reostática”, sistema que tem por princípio, o escalonamento de resistências. Os

controles desse tipo de tração desempenham a função de curto-circuitar partes das

mesmas, formando valores denominados de estágios de tração ou frenagem (ou seja, varia-

se a velocidade de rotação do Motor e conseqüentemente a velocidade do trem, por meio do

nível de tensão que é aplicado aos seus terminais, sendo que os resistores funcionam como

divisores de tensão no circuito).

Os motores DC utilizados na tração das composições ferroviárias da

CPTM são do tipo “excitação em série” sendo que as suas principais características são:

N = K1 (E – IA. RA)

Φ

N = nº de rotações por minuto.

E = Tensão nos Terminais do Motor

IA = corrente de induzido

RA = Resistência Interna do Motor de Tração

Φ = Fluxo Magnético

K1 = Constante Proporcional

- As Bobinas de campo (Estator) estão

em série com o enrolamento da

armadura (Rotor);

- Possui Conjugado (Torque) elevado em

baixa rotação;

- Potência constante;

- Velocidade extremamente elevada

quando o motor é descarregado.

Material Rodante 2

CONFIGURAÇÃO SÉRIE/PARALELO:

O mecanismo por sua vez, que opera esse corte de resistências é o “Eixo

de Cames” (eixo rotativo constituído de contatos que estão ligados em paralelo com as

resistências de tração, curto-circuitando as mesmas). Este eixo gira em função de um Motor

Piloto (PM) que é controlado por meio um Amplificador Magnético de Corrente (CLMg

Amp) realizando assim o corte sucessivo de resistências de modo a curto-circuitar uma

resistência por vez, aumentando de maneira gradativa a tensão nos terminais dos motores

(e conseqüentemente a sua velocidade). Já para a comutação dos motores na configuração

série/paralelo o Eixo de Cames conta ainda com outros contatos (respectivos) existentes em

seu eixo.

A configuração Série/Paralelo dos Motores atua da seguinte maneira na

aceleração do Trem: uma vez na configuração “Série”, os Motores sofrem uma queda de

tensão máxima de 750 Volts limitando a sua velocidade (partindo do ponto que o valor de

tensão no Motor é diretamente proporcional à velocidade desempenhada por ele). Já na

configuração “Paralela”, os Motores trabalham em seu regime máximo de Tensão, cada qual

com 1500 Volts aumentando significativamente a sua rotação.

Eixo de Cames

Material Rodante 3

ELEMENTOS DO CIRCUITO DE TRAÇÃO:

(DISJUNTORES EXTRA-RÁPIDOS)

Os disjuntores extra-rápidos (HSCB 1,2) do sistema de tração são

elementos de proteção do circuito, uma vez que eles estão equipados com bobinas para a

detecção de corrente excessiva no circuito de tração (algo em torno de 1100 A). Em casos

de detecção de um alto nível de corrente pelos Disjuntores (o que pode ser ocasionado por

diversos fatores), entra em ação um conjunto de resistores para efetuar a proteção das

mesmas, os chamados “resistores limitadores de corrente.”

(RESISTORES LIMITADORES DE CORRENTE)

Os Resistores Limitadores de Corrente (CLRe) são resistores ligados em

paralelo com as chaves Extra-Rápidas do circuito de tração. Sua função é proteger os

contatos dessas Extra-Rápidas contra danos gerados pelos surtos de corrente ocasionados

Material Rodante 4

pela abertura desses disjuntores, bem como os elementos que estão à sua volta. Essa

proteção é fundamental para estes elementos, uma vez que estas chaves são forçadas a

abrirem com carga provocando arcos de grande intensidade e altos valores de corrente.

(RELÊ DE CORRENTE EXCESSIVA NOS MOTORES)

Além dos disjuntores citados anteriormente, existem ainda dois relês de

corrente excessiva (MMOCR) no circuito do tração (1 para cada par de motores).

A sua atuação se dá basicamente similar à das chaves extra-rápidas,

detectando uma eventual sobre-corrente nos motores, cortando a alimentação dos mesmos.

O ajuste do Relê para estes casos está configurado para correntes de 550 A. Como existe,

portanto, um relê atuante para cada grupo de motores, o mesmo relê executa o corte

somente do grupo afetado.

Desta forma, o maquinista pode solicitar a reposição deste mesmo grupo

de motores por até 3 vezes apenas, sendo que na próxima requisição a alimentação do

circuito de tração será cortada de forma definitiva.

(RELÊ DE PATINAGEM)

O Relê de Patinagem (WSR) possui a função de identificar a diferença de

rotação entre motores de um mesmo grupo. Uma vez que o eixo de um dos motores

começa a patinar por motivo qualquer, o Resistor de Balanceamento (BaRe 1/2)

correspondente à aquele Motor sofre uma queda de tensão suficiente para gerar uma

corrente no ramo central (uma vez que se os Motores estão trabalhando corretamente,

ambos Bare 1 e Bare 2 apresentam um mesmo valor de tensão por estarem em Paralelo

aos motores e entre eles mesmos, não havendo corrente por WSR).

Material Rodante 5

Acionado então o relê WSR por essa corrente, a tração da composição é

cortada momentaneamente até que cesse o efeito da patinação. Uma vez cessado o efeito,

o Trem já é capaz de prosseguir normalmente (só que neste caso, com um esforço trativo

menor em decorrência da atuação do Relê WSDAR, que diminui os valores da corrente

limite no Amplificador Magnético CLMg Amp).

(RESISTORES DE ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO)

Os Resistores de Enfraquecimento de Campo (WFRe) entram em ação uma

vez que o Campo Reduzido é solicitado para aumentar a velocidade

desempenhada pelos Motores. Assim sendo o Eixo de Cames fecha o

contato F11 (1º estágio do campo reduzido) e posteriormente F12 (2º estágio

do campo reduzido), fazendo com que diminua a corrente circulante pelo

campo do Motor e conseqüentemente o efeito do fluxo magnético sobre o

mesmo, aumentando a sua velocidade.

Material Rodante 6

(DETECTOR DE CORRENTE DIFERENCIAL)

O Detector de Corrente Diferencial (DCCT) possui a função de realizar um

comparativo entre a corrente que dá entrada ao circuito de tração (a corrente da catenária) e

a corrente de saída do mesmo (a corrente que escoa do circuito para o Terra). Sendo

assim, se uma condição anormal ocorre resultando em uma diferença entra essas correntes

(estipulada em 40 A), tal ocorrência será detectada pelo DCCT fazendo com que aconteça o

corte instantâneo do circuito de tração por meio dos disjuntores extra-rápidos (HSCB 1,2) e

respectivas chaves de linha.

(RESISTORES DE TRAÇÃO)

Acima estão as fotos dos resistores de tração citados anteriormente no

Relatório. Na série 1100 eles encontram-se na parte inferior do Trem, enquanto que na série

1700 eles estão localizados na parte superior da composição (devido à falta de espaço na

caixaria).

Material Rodante 7

(CHAVE DE ISOLAÇÃO DOS MOTORES DE TRAÇÃO)

A chave de isolação dos motores (MCOS) é utilizada quando se deseja

ignorar um determinado par de motores no circuito devido a alguma avaria sofrida ou ainda

quando é necessário efetuar-se alguns testes com relação aos mesmos, como é o caso do

teste de Isolação e do teste de Seqüência.

Quando um trem para num Abrigo para Manutenção é imprescindível que

sejam verificadas as condições de isolação nos motores de tração. O teste de Isolação por

sua vez é efetuado segundo alguns parâmetros, os quais seguem a ordem:

- Isolação dos 2 pares de motores (ou por meio da válvula pneumática de

isolação ou por uma chave existente na caixa do Motor Piloto)

- Utilização do Megômetro na escala de 5 KV e fixação das pontas de teste

nos terminais da chave MCOS (positivo) e na caixa do Trem (terra) para verificar o nível de

isolação dos motores;

- Conferem-se os resultados e então realiza-se o aterramento dos motores

por meio de contato da ponta de teste Positiva do Megômetro na caixa do Trem e nos

terminais medidos anteriormente (evitando o magnetismo remanescente que pode existir

nos motores).

Material Rodante 8

TESTE REALIZADO NO TRECHO COM A SÉRIE 1700:

Esta parte do relatório visa falar sobre os testes realizados no Trecho da

Linha 10 – Turquesa com o Trem da Série 1700, entre as Estações da Mooca e

Tamanduateí, para captar por meio do Oscilógrafo os sinais de: Corrente de Linha, Tensão

de Linha, Velocidade do Trem e Sinal da Bolsa de Ar. Com este teste procurou-se

encontrar um meio de se analisar a corrente que passa pelo circuito de tração nos períodos

de pico (da configuração série para o Paralelo).

Constatou-se que se o maquinista partir com o Trem do Ponto 2 (Série) e

aguardar uns instantes para então selecionar o Ponto 4 (Campo Reduzido), ao invés de

seguir com o Trem direto do Ponto 4, haverá um amortecimento da Corrente de Pico no

Motor no instante em que ele sai da configuração série para a configuração paralela (citada

acima).

Manípulo

Quando o maquinista

seleciona o ponto 2 (Série), é

neste momento que os Motores

de Tração são configurados de

modo a sofrerem uma queda de

tensão máxima de 750 Volts.

Já quando é selecionado

o Ponto 4 (Campo Reduzido),

os motores de Tração já estão

configurados em Paralelo (ou

seja, com queda de tensão

máxima de 1500 Volts) e é a

partir daí que acontece a

derivação indutiva dos motores

de tração por meio dos resistores

(WFRe) diminuindo a corrente

circulante pelo campo dos

motores reduzindo o efeito do

fluxo magnético sobre a

armadura, aumentando assim a

sua rotação.

Ponto 2

Ponto 4

Material Rodante 9

GRÁFICOS DAS CORRENTES NOS MOTORES:

No gráfico acima, o maquinista partiu com o Trem (num trecho com

sinalização em Verde) elevando o manípulo na posição Ponto 4 (Campo Reduzido), sendo

esta a maior velocidade dos motores. Percebe-se que no momento da transição da posição

2 (Série) para a posição 3 (Paralelo) ocorre um abrupto pico de corrente, de cerca de 250 A

para 500 A em poucos instantes, o que poderia ter ocasionado a queda de disjuntores extra-

rápidos das subestações que alimentam o trecho, por entenderem se tratar de um curto-

circuito.

No gráfico acima, o maquinista partiu com o Trem (num trecho com

sinalização em Verde) segurando o manipulador na posição 2 (Série) durante alguns

segundos até atingir a velocidade de 40 Km/h, e então solicitou o Ponto 4 (Campo

Reduzido). Houve um amortecimento da corrente de pico nos motores na transição do

Ponto 2 para o Ponto 3, o que considerou-se ser uma solução momentânea para o problema

de desarme dos disjuntores pertencentes à Linha 7.

Configuração Série

Configuração Paralelo

Campo Reduzido

Campo Reduzido

Configuração Paralelo

Configuração Série

Material Rodante 10

A TAXA DE ACELERAÇÃO:

A “Taxa de Aceleração” é o ajuste realizado em uma determinada série

de Resistores cuja função é estabelecer valores fixos de corrente nas entradas do

Amplificador Magnético de Corrente (CLMg Amp) responsável pelos pulsos que serão

aplicados ao Motor Piloto (PM) do eixo de Cames.

Circuito do Amplificador Série 1100:

RESISTORES

P= 7E-7F Calçar PR

S= 7C2-7N1

C.R.= 7C1-7D Calçar PR

WSDAR=7D-7E

Atuador= 7J-7K

RESULTADO ESPERADO (1100)

(Ia3) C4-C5 ≥20 mA

(Ia4) B1-B2 ≥70 mA

(7L/7M) C8-C9 ≥91 mA

(7G/7H) Paralelo ≤126 mA

(7G/7H) Série ≤120 mA

(7G/7H) C.R. ≤115 mA

(7G/7H) WSDAR ≤113 mA

VRe2

7K 7L

VRe1

7G7F7E 7H

7M

IA4

IA3

IA2

1A

7N1

WSDAR

LATT3

TT2

50T

200T

100T

200TC5

B2

C9

C6

C4

B1

C8

C7

7C 7J

7D

PR

PR WSDAR

7C2

7N

TRG

TRG

IA1

Material Rodante 11

Circuito do Amplificador Série 1700:

RESISTORES

Local De Ajuste PBCG

(7D1-7H) Paralelo (S2~P12)

(7D1-7H) Série (S2~P12)

(7D-7D1) C.R. (P12~WF1)

(7D2-7D3) WSDAR (S2~P12)

(7T-7U-7V)

Atuador de

tração (S2~WF2)

(7Q-7V-7R) Atuador de freio (S2~WF2)

(7D-7M) Frenagem (S1~P12)

RESULTADO ESPERADO (1700)

Bateria 72 VCC

(IA7) C4-C5 15 mA

(IA8) C8-C9 72 mA

(B1/B2) Atuador tração 52 mA

(B1/B2) Atuador freio 26 mA

(C6/C7) Paralelo 122 mA

(C6/C7) Série 122 mA

(C6/C7) C.R. 105 mA

(C6/C7) Frenagem 78 mA

SQD

7D1 WSDAR

7D3 PVRe

7H 7J

BVRe

7N7M7D2

7K

7L

IA8

IA7

IA6

IA

7D7CCR17B

7P

B

DBARe

LARe

7Q

7R7S

P

B

7T

P

7U

7V

7F 7ETLR

50T

200T

100T

200TC5

C9

C6

B2

C4

C8

C7

B1

Material Rodante 12

O TESTE DE SEQUÊNCIA:

O teste de seqüência é um dos últimos testes realizados com o Trem antes

de sua saída do Abrigo. Este teste visa verificar o comportamento do “eixo de Cames” e

dos circuitos de tração/freio com a ausência de corrente nos mesmos. Para tanto, o teste

deve contar com alguns procedimentos efetuados na:

Cabine: - Isola-se do disjuntor de Intertravamento de

Portas;

- Isola-se o ATC;

- Cgs em Líder, Marcha em Ré;

- Verifica-se a sinalização de Grupo de Motores

Isolados no Painel do Console (com o ponto 2 de

tração aplicado);

- Segue o procedimento aplicando-se os 4

pontos de tração do Trem;

- Rearma-se o Disjuntor de Intertravamento de

Portas para verificação de queda das chaves de

Linha do circuito;

- Muda-se a marcha para Frente e aplicam-se os

testes feitos em Ré;

- Verifica-se a aplicação de Freio (com e sem o

Freio Dinâmico, no caso do 1700)

- Normaliza-se a composição.

Caixaria: - Conferir o fechamento das chaves de linha,

posição do reversor RV (frente ou ré), o contator

de transferência PBCg (tração/freio) e posição

S1 no eixo de Cames no início da teste.

- Confirmar o giro do eixo de Cames até a

posição S14 (Ponto 2 de Tração), posição P12

(Ponto 3), e posição WF2 (Ponto 4 – Campo

Reduzido).

- Conferir o desligamento das chaves de linha

quando o Disjuntor de Intertravamento de Portas

for acionado.

- Verificar o comportamento do eixo de Cames

quando for aplicado o Freio de Serviço (calçar o

Relê CR1 na série 1700 para teste do Freio

Dinâmico).

- Normalizar a composição.

Material Rodante 13

O ONDULADOR DE TRAÇÃO:

O sistema de tração encontrado na série 2000 é denominado de

“Ondulador de Tração”, sistema que tem por princípio, transformar a tensão contínua da

catenária em uma tensão trifásica variável para alimentar os motores de tração AC

assíncronos.

Vamos começar então, falando a respeito do torque (unidade de força

necessária para mover um eixo, uma vez em estado estacionário). No caso dos motores AC

este torque é produzido por um “campo magnético girante” (fluxo magnético originado pelas

bobinas do estator ao receberem uma tensão trifásica variável, uma vez que estas

apresentam uma defasagem entre si de 120º). Este fluxo ocasionado no estator gera, por

indução, uma força contra-eletromotriz no rotor (geralmente do tipo gaiola de esquilo), cujo

efeito é o aparecimento de um segundo campo magnético de igual intensidade, porém de

polaridade oposta. Neste momento, o campo magnético do estator e o campo magnético do

rotor tendem a se atrair. Uma vez que o campo gerado no estator é rotativo, o campo

magnético do rotor procura acompanhar esta rotação, que por conseqüência origina o

torque.

Este tipo de Motor além de possuir o seu controle de velocidade por meio

da variação da freqüência da tensão de alimentação, necessita de pouca manutenção

justamente por não conter escovas de contato e coletor como os Motores de corrente

contínua tradicionais.

N = 60. F

P

N = Velocidade do Campo

Girante do Motor (em RPM).

F = Freqüência da Onda

Senoidal.

P = Nº de pares de Pólos.

Material Rodante 14

O CIRCUITO ONDULADOR:

Como citado anteriormente, os motores de tração CA possuem um

controle de velocidade baseado na variação da freqüência do sinal que é aplicado às

bobinas do campo (estator). Para tanto, a série 2000 utiliza-se de um circuito denominado

de “Ondulador de Tração”, que consiste num conjunto de tiristores (GTO´s) dispostos de

forma a chavearem a tensão de entrada captada pelo Pantógrafo em 3000 Vcc fornecendo,

por sua vez, uma tensão trifásica variável em amplitude e freqüência para o controle de

velocidade da composição.

Segue abaixo um desenho esquemático do circuito ondulador:

Para efeito de conhecimento, nos trens da série 2000, existe um semi -

ondulador para cada conexão estrela dos motores de tração (cada Motor, por sua vez, é

constituído por uma ligação em dupla-estrela).

Essa limitação nominal se dá pelo fato de que os onduladores foram

dimensionados para trabalharem com uma tensão de 1500 Volts.

Intervalo GTO´s R S T

0º a 60º 1 - 2´ - 3 + - +

60º a 120º 1 - 2´ - 3´ + - -

120º a 180º 1 - 2 - 3´ + + -

180º a 240º 1´ - 2 - 3´ - + -

240º a 300º 1´ - 2 - 3 - + +

300º a 360º 1´ - 2´ - 3 - - +

Esquema de Fechamento dos Tiristores

Material Rodante 15

ELEMENTOS DO CIRCUITO DE TRAÇÃO:

(DISJUNTOR EXTRA-RÁPIDO UR – 26)

O Disjuntor Ur-26 é um dispositivo extra-rapído de proteção para o circuito

principal do Ondulador. Seu disparo em decorrência da detecção de alta corrente se dá em

menos de 2ms. Pode ser regulado na faixa de 1250 – 2700 A dependendo da necessidade.

É importante ressaltar que este Disjuntor possui uma câmara de extinção de arco composta

por 160 placas isolantes. Elas são agrupadas e separadas em diversos grupos por meio de

separadores. Uma vez gerado um arco elétrico em detrimento da abertura do

Disjuntor, esta câmara é capaz de dividir o arco total em uma série de arcos parciais

promovendo maior vida útil ao equipamento.

(DETECTOR DE 60 HZ)

O Ondulador, por ser um sistema que

trabalha com o disparo preciso de tiristores, por

vezes acaba gerando ruídos (freqüências

indesejáveis na corrente contínua) que podem,

por conseqüência, retornar á linha de

alimentação prejudicando outros sistemas do

trem. Para estes casos, o circuito conta com um

Detector de 60 HZ, cuja função é bloquear a

passagem dessas freqüências para a linha de

alimentação, cessando a operação do

Ondulador, caso haja a detecção desses

efeitos.

Material Rodante 16

(CONTATORES DE LINHA)

Os contator de pré-carga LB2 (dir) possui a função de limitar a corrente

inicial que circula pelo Filtro de Entrada do Ondulador (composto por um circuito indutivo-

capacitivo) no momento de partida do mesmo. Logo, o contator LB1 (dir) fecha permitindo a

passagem da corrente plena pelo capacitor de carga.

(O FILTRO DE ENTRADA)

O filtro de entrada do Ondulador (LF1 – CF1, filtro indutivo-capacitivo)

possui a função de amortecer (alisar) a corrente instantânea de linha que entra no circuito

do Ondulador. Sua carga inicial se dá por meio do contator LB2 e pela resistência CDRE,

limitando a corrente máxima de entrada, no momento inicial de operação do circuito.Uma

vez realizada a pré - carga do Capacitor, entra em operação o contator LB1 que conecta o

filtro de entrada do Ondulador direto à tensão da catenária.

Material Rodante 17

(TRANSDUTORES DE TENSÃO E CORRENTE)

Para efeito de verificação de alguns parâmetros de seu funcionamento, o

Ondulador conta com transdutores de tensão e corrente instalados em diferentes pontos do

circuito. Dentre os quais podemos citar: 3 transdutores de tensão (MVF 1 – verifica a tensão

total aplicada ao circuito, MVF 2, MFV 3 – verificam a tensão aplicada em cada conjunto

Ondulador), e 4 transdutores de corrente de fase (MCU 1 - 2, MCW 1 - 2).

(DCU – DRIVE CONTROL UNIT)

A DCU é o equipamento responsável pelo controle e funcionamento regular do

Ondulador de Tração. Dentre as suas diversas funções, podemos citar:

- O diagnóstico de avarias do circuito Ondulador e a armazenagem de seus dados;

- Comunicação com a unidade de controle geral do veículo (VCU);

- A geração dos pulsos de ligação/desligamento dos GTO´s;

Além disso, a DCU possui a função de controlar a todo o instante o

conjugado de tração e/ou frenagem da composição, tomando como referência os

parâmetros de demanda enviados pela VCU. Enfim, pode-se considerar a DCU como que

sendo um super-computador, cujas funções de controle e proteção encontram-se

ininterruptamente ativas durante a operação do ondulador de tração.

Material Rodante 18

O PRINCÍPIO DO CAMPO GIRANTE:

O fechamento dos GTO´s descrito na pág.2 é o responsável pela tensão e

freqüência variáveis aplicada aos motores de tração, cujo efeito é o surgimento de um

campo magnético girante. Por característica o Ondulador de Tração gera um campo cujo

vetor magnético segue a forma de um hexágono regular com tendência a direcionar-se para

a fase com maior valor de tensão no momento do chaveamento. A tensão é nula nos

motores em somente 2 casos (+ + +, - - -).

Corrente

Entrando

na Bobina Corrente

Saindo

da Bobina

Material Rodante 19

O CONTROLE DE FUNCIONAMENTO DO ONDULADOR:

O Gráfico acima mostra o comportamento do Torque do motor em função

da velocidade. Este modelo serve para ilustrar o assunto do qual falarei agora: as faixas de

controle do Ondulador. Efetivamente o Ondulador possui 3 faixas de controle do Motor em

função da velocidade, sendo elas:

Níveis de Controle Faixa (em RPM) Velocidade do Trem

ISR (Indirect Self

Regulation),

De 0 – 600 RPM, equivalente a

Zona 1

De 0 - 14 Km/h

DSR - TB (Direct Self

Regulation – Tolerance

Band)

De 600 – 1400 RPM,

equivalente a Zona 2

De 14 - 32.5 Km/h

DSR - FW (Direct Self

Regulation – Field

Weakening)

De 1400 – 4020 RPM,

equivalente às Zonas 3 - 4

De 32.5 - 90 Km/h

Essas faixas de controle do Motor possuem a função de manter o “torque”

constante nas primeiras duas zonas de atuação do Ondulador. Este, por sua vez, diminui

em função do aumento da velocidade do Trem e da freqüência de chaveamento dos GTO´s.

Abaixo falaremos melhor de cada tipo de controle, bem como das fórmulas que regem a sua

atuação.

Material Rodante 20

ISR (INDIRECT SELF REGULATION):

Para manter um torque elevado e constante no momento de partida, é

necessário manter o coeficiente Tensão/Freqüência constante no Motor, uma vez que no

instante inicial, a freqüência aplicada ás bobinas deve ser baixa, bem como a tensão. Abaixo

estão algumas equações que regem essa região:

Portanto podemos descrever a equação que rege o torque nessa região da

seguinte forma: T = K4. (V/F)2. fs.

O Ondulador a todo o tempo controla freqüência de escorregamento por

meio do controle vetorial, ao passo que mantém a relação Tensão/Freqüência (ambas

aumentando em módulo) constante para assegurar o Torque desejado. Como o Motor parte

com freqüências baixas, a unidade eletrônica também precisa produzir baixos níveis de

tensão. Pra tanto, utiliza-se um método denominado de “não simultaneidade”, que consiste

na modulação PWM das 3 fases, comutando-as “quase” que simultaneamente, obtendo

deste modo o valor desejado de tensão que será aplicada ás bobinas de campo do estator.

T = K1 .Φ . I2

T = Torque Eletromagnético (Nm)

Φ = Amplitude do Fluxo Magnético

(Wb)

I2 = Corrente Induzida no Rotor (A)

K1 = Constante Construtiva

Característica

Φ = K2 . V1/F1

V1 = Tensão Aplicada no

Estator

F1 = Freqüência Aplicada no

Estator

K2 = Constante Construtiva

Característica

I2 = K3 .Φ . fs

Fs = Freqüência de

Escorregamento (Relação entre

a freqüência do campo girante

síncrona e a freqüência do

Rotor).

K3 = Constante Construtiva

Característica

Material Rodante 21

DSR - TB (Tolerance Band) DSR - FW (Field Weakening)

Nesta zona de controle, temos uma

velocidade média com potência e tensão

crescentes. Similarmente à Zona 1, deseja-

se manter o coeficiente (V/F) para que o

Conjugado permaneça constante. Neste

momento, a trajetória dos vetores de campo

gerado dentro do Motor encontra-se na

configuração hexagonal (pág.6). Chama-se

esta faixa de “Banda de Tolerância” devido

ao controle que é realizado para se manter

os níveis de Torque (entre a sua faixa de

mínimo - máximo).

Para tanto, controla-se o avanço do

fluxo estatórico (vetor de campo), uma vez

que em momentos determinados aplica-se

uma tensão nula nos motores por meio de 2

posições de chaveamento possíveis, a

saber: (+ + +, - - -).

As Zonas 3 – 4 (conhecida como

enfraquecimento de campo) é uma zona de

velocidades altas, porém com torque

decrescente. Isto ocorre porque neste

período o Ondulador já está aplicando nos

motores a sua tensão máxima de trabalho

(2339 V). Neste caso, o coeficiente (V/F)

não pode ser mais mantido, o que ocasiona

a queda de conjugado com o aumento da

freqüência. A Potência por sua vez, já

atingiu o seu valor máximo e mantêm-se por

algum tempo, obedecendo à relação que

segue:

P (kW) = T (Nm). N (RPM) / 9555

A Potência é constante até o momento

em que o Motor atinge a rotação de 3750

RPM (vel = 87 Km/h), com um torque

decrescente de 955.5 Nm. A partir de então,

a potência começa a cair e o motor atinge

sua rotação máxima.

Material Rodante 22

AS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DO MOTOR:

Abaixo seguem as características principais dos motores de indução

assíncronos da série 2000. É importante ressaltar que o conhecimento dessas

especificidades certamente auxilia na compreensão das diversas particularidades que

permeiam este relatório.

Tipo 6 RIA 4555

Número de Pólos 6

Tensão Nominal (U1) 2339 V

Corrente de Fase (I1) Nominal: 93 A

Máxima: 125 A

Potência no Eixo (P2) Nominal: 300 kW

Máxima: 375 kW

Torque no Eixo Nominal: 1702 Nm

Máxima: 2272 Nm

Velocidade Nominal: 1683 RPM

Máxima: 4020 RPM

Freqüência no Estator (F1) Nominal: 85 HZ

Máxima: 204.3 HZ

Rendimento Nominal: 88 %

Máximo: 94.7 %

Classe de Isolamento 200

Peso 910 kg

Material Rodante 23

TESTE REALIZADO NO TRECHO COM A SÉRIE 5550:

Esta parte do relatório visa falar sobre o teste realizado no trecho da Linha

12 – Safira com o Trem da Série 5550 no dia 02 de Dezembro de 2008, entre as estações

do Brás à Calmon Viana, a fim de captar por meio do Oscilógrafo os sinais referentes à:

Corrente de Linha, Tensão de Linha, Velocidade do Trem e Sinal da Bolsa de Ar. Com

este teste procurou-se verificar o comportamento da corrente de tração na composição em

detrimento do acréscimo de carga no Trem.

Para efeito de teoria, o software que faz parte do controle de tração do

5550 faz com que as correntes do circuito não ultrapassem o valor de pico de 400 A

(mesmo na mudança de configuração dos motores de série para paralelo).

Curva de Velocidade/Corrente Trem da Série 5550

No teste em si, verificamos o comportamento da corrente de pico nos

motores em diferentes momentos de carregamento do Trem. A princípio, partimos com a

composição carregada em 10 %, ou 56 PSI (lembrando que a detectora de carga do 5550

entende por “trem vazio” um nível de pressão equivalente a 52 PSI e por “trem cheio” um

nível de pressão equivalente a 96 PSI).

Logo, em pouco tempo alcançamos o nível de pressão de 64 PSI (em

torno de 27 % da carga total) e ao final do teste (o qual não acompanhei), um nível de

pressão de 92 PSI (cerca de 90 % do carregamento total). Enfim, comprovou-se o controle

eficiente do software responsável por delimitar a corrente nos motores, pois em nenhum

momento a mesma ultrapassou o valor de 400 A.

50 Km/h

56 PSI 3000 V