quinta-feira, 14 de dezembro de 2023

Livro - Sistemas de Partida de Motores de Indução Trifásico - Prof. Sinésio Raimundo Gomes

Baixe  o livro no Link:
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PARTIDAS DE MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO 
- Elaborado por Sinésio Raimundo Gomes >>.
Neste livro você encontrará diferentes circuitos para partida de motores de indução trifásicos que você deve conhecer e que, com certeza, você precisará em seu dia a dia, seja no teste de admissão em uma empresa, em uma prova de concurso público ou mesmo quando for solicitado para realizar uma intervenção corretiva, preventiva ou preditiva em uma máquina que possua este equipamento. 
Tenha sempre em mente que, mesmo que saiba da existência de recursos eletrônicos para o acionamento e partida de motores elétricos trifásicos, as chaves de partida convencional sempre existirão e você será cobrado direta ou indiretamente a respeito de seu funcionamento, interpretação e desenvolvimento.

© Direitos de autor. 2008: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/09/2020

sexta-feira, 8 de dezembro de 2023

Professor, hoje tem aula de quê ???

Seja bem-vindo ao Blog do Professor Sinésio R. Gomes.
Na seção " Professor, hoje tem aula de quê ??? " você encontrará artigos interessantes e material das aulas teóricas e práticas. 
A seção de informações é dividida por matérias e temas dirigidos aos alunos de cursos técnicos de Eletroeletrônica, Aprendizagem Industrial na área de Eletricista de Manutenção e Engenharia Elétrica.

Capítulo 01 - Notas de Aulas aplicadas de Conceitos de Máquinas Elétricas.
  1. MAG 001: Aula 01 - Evolução e domínio da Eletricidade.
  2. MAG 002: Aula 02 - Fundamentos de Eletrostática.
  3. MAG 004: Aula 04 - Experimentos com Kit Bender.
  4. MAG 005: Aula 05 - Sistema Elétrico Trifásico.
Capítulo 02 - Notas de Aulas aplicadas de Máquinas Elétricas Estáticas.
  1. MAQ 009Aula 09 - Roteiro para Ensaio de transformadores.
  2. MAQ 011: Aula 11 - Energização de Transformadores Trifásicos. 
  3. MAQ 012: Aula 12 - Ligações de Transformadores Trifásicos.
  4. MAQ 013: Aula 13 - Diagramas de ligações de Transformadores Trifásicos.
  5. MAQ 014: Aula 14 - Exercícios de Transformadores Trifásicos.
Capítulo 03 - Notas de Aulas aplicadas de Máquinas Elétricas Rotativas.
  1. MOT 015Aula 15 - Motores de Indução Monofásico e Trifásico.
  2. MOT 016Aula 16 - Vista Explodida em Motores Monofásicos.
  3. MOT 017: Aula 17 - Vista Explodida em Motores Trifásicos.
  4. MOT 018Aula 18 - Manual de Motores.
  5. MOT 019: Aula 19 - Lista de exercícios - Motores.
  6. MOT 020: Aula 20 - Vídeo - Montagem de Motores de Indução Trifásico. 
Capítulo 04 - Notas de Aulas aplicadas á Manutenção de Máquinas Elétricas.
  1. MAN 021: Aula 21 - Manutenção com uso de Instrumentos de Medições Analógicos.
  2. MAN 022: Aula 22 - Instrumentos Analógicos de Painel.
  3. MAN 023: Aula 23 - Energização de Transformadores Monofásicos com chave HH.
  4. MAN 024: Aula 24 - Falhas em Motores  Trifásicos
  5. MAN 025: Aula 25 - Falhas em Motores Monofásicos.
  6. MAN 026: Aula 26 - Normas e Procedimentos de Trabalho.
  7. MAN 027: Aula 27 - Analise Preliminar de Risco.
  8. MAN 028: Aula 28 - Correção do Fator de Potência.

Capítulo 05 - Diagramas de sistemas eletromecânicos para acionamento de motores de indução: monofásicos, trifásicos, dahlander, de duplo enrolamento e de corrente contínua. Vale lembrar que estes sistemas de partida estão fora de normas de segurança NR10 e NR12.
  1. MAQ2 030: Motor Monofásico com capacitor permanente;
  2. MAQ2 031: Motor Monofásico com polo distorcido;
  3. MAQ2 032: Motor Monofásico com capacitor de partida;
  4. MAQ2 033: Motor Monofásico com reversão;
  5. MAQ2 034: Motor Trifásico com reversão;
  6. MAQ2 035: Motor Trifásico estrela triângulo;
  7. MAQ2 036: Motor Dahlander.
  8. MAQ2 037: Motor de Duplo Bobinado;
  9. MAQ2 038: Motor de Rotor Bobinado;
  10. MAQ2 039: Motor de Indução de doze terminais;
  11. MAQ2 040: Motor de Corrente Contínua Composto;
Capítulo 06 - Softwares de Comandos Elétricos
O softwares para simulação circuitos de Comandos e Motores elétricos estão disponíveis nos links abaixo.
  1. APK 041: Aula 28 - Motor de indução WEG.
  2. APK 042: Aula 29 - Software CAD_Simu.
Capítulo 07 - Folhas de Manutenção de máquinas Elétricas
As folhas de manutenção aplicadas á máquinas elétricas estão disponíveis nos links abaixo.
  1. Transformador Monofásico: 23_08_01 FRT - Manutenção - Análise de isolação e continuidade de máquinas elétricas – Máquina desligada.
  2. Transformador Monofásico23_08_02 FRT - Manutenção - Análise de resistência, tensão e corrente elétrica – Máquina ligada.
  3. Varivolt Monofásico: 23_08_03 FRT - Análise -Tensão Corrente e Potência Elétrica em Varivolts com Alicate Amperímetro - Máquina ligada .
  4. Auto Transformador Trifásico: 23_08_04 FRT - Análise -Tensão Corrente e Potência Elétrica em Autotransformador trifásico  com Alicate Amperímetro.
  5. Varivolt Trifásico: 23_08_05 FRT - Análise -Tensão Corrente e Potência Elétrica em Varivolt trifásico  com Alicate Amperímetro.
  6. Transformador Trifásico: 23_08_09 FRT - Análise -Tensão Corrente e Potência Elétrica em Transformador trifásico  com Multímetro.
  7. Motor Trifásico: 18_03_001 FRT - Manutenção - Análise de isolação e continuidade de máquinas elétricas – Máquina desligada.
  8. Motor Trifásico: 18_03_002  FRT - Manutenção - Análise de resistência, tensão e corrente elétrica – Máquina ligada.
© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 20/04/2023

sábado, 2 de dezembro de 2023

Aula 47 - Dispositivos de partida de motores elétricos trifásicos

 Dispositivo de partida é o termo geral para um equipamento com um ou mais contatores que permite a conexão de um motor elétrico trifásico à sua fonte de alimentação principal.

Dispositivos de partida também podem ser usados ​​para limitar a corrente de partida de um motor a um valor aceitável quando conectado à rede elétrica principal. Um valor aceitável é aquele que não perturba o bom funcionamento da fonte de energia, como um gerador, pois isso também perturbaria outros equipamentos da instalação.

Limitar a corrente de partida também limitará o torque de partida de um motor elétrico. Isto pode ser necessário para proteger, por exemplo, uma caixa de redução de velocidades delicada, que poderia se danificar por causa do excesso de força no arranque direto.

Alguns exemplos de dispositivos de partida são: Partidas Diretas; Partidas Estrela Triângulo; Partidas com Autotransformadores; Partidas com Conversores (Soft-Starter) e  Inversores de frequência e Partidas com estrangulamento de alta tensão.

 1.1. Partida Direta 

A maneira mais simples de dar partida em um motor de corrente alternada trifásico é a partida direta on-line. Com este dispositivo o tempo de partida é mínimo, o torque de partida é máximo em plena tensão, mas a queda de tensão provocada na rede elétrica é máxima.

Os valores dos níveis de queda de tensão podem ser calculados quando os dados das cargas são conhecidos, bem como os dados da rede rede elétrica e capacidade dos transformadores e geradores. Em geral, um gerador é capaz de fornecer uma sobrecarga repentina de 50% da sua capacidade nominal de kVA, resultando numa queda de tensão nos terminais do gerador inferior a 15%.

Isto permite mais 5% de queda de tensão na rede de distribuição, para ficar abaixo da queda de tensão máxima permitida de 20% durante a partida de um grande consumidor. A queda de tensão é resultado das capacidades do gerador, pois a carga do motor diesel durante a partida é determinada pelo fator de potência, geralmente inferior a 0,4 durante a partida.

Figura 01 - Partida Direta
No caso de um grupo motor gerador á diesel, deve ser capaz de suportar um passo de carga de 20% ou mais sem uma queda de frequência superior a 10%, que deve ser recuperada em 15 segundos. O requisito mínimo para cargas escalonadas em geradores com motor diesel é de 33%. No entanto, os modernos motores diesel com injeção eletrônica de pressão constante e comumente utilizados têm alguma dificuldade em lidar com tais cargas escalonadas.

Inicialmente na partida direta, uma corrente muito grande (5-8 vezes) flui no motor em plena carga. Essa corrente de surto diminui à medida que o motor acelera até sua velocidade de operação. Esta corrente de partida não causará danos ao motor, a menos que o motor seja iniciado e parado repetidamente em um curto espaço de tempo. 

Exemplo de partida direta: 1. Tensão de entrada; 2. Motor elétrico; 3. Disjuntor motor Q1;  4. Contator K1, 5. Botão Iniciar S2, 6. Botão Parar S1; 7. Fusível de controle F1; 8. Sinalização H1.

Diagrama elétrico de Partida Direta de Motor de Indução Trifásico protegida por disjuntor com comando em 220 Vac está disponível em: 17_11_01 Partida Direta em 220 Vac de Motor de Indução Trifásico  .

1.2. Partida Estrela Triângulo

A partida estrela triângulo é um método muito utilizado, pois é econômico, utiliza tecnologias comprovadas e está amplamente disponível. Esta é uma maneira de reduzir a corrente de partida do motor de indução conectando inicialmente o enrolamento do estator em "Estrela",  e assim que o motor atingir a velocidade (68%) será conectado em "Triângulo".

Um exemplo de partida estrela-triângulo é fornecido abaixo. Para motores grandes, que requerem contatores grandes (K1,K2 e КЗ), esses contatores podem ser alimentados pela tensão primária em vez do transformador de tensão. Os contatores principais mostrados serão então substituídos por contatores auxiliares.

Figura 02 - Partida Estrela Triângulo.
As partidas estrela-triângulo reduzem os valores primários da seguinte forma:

  • Tensão em 1,73;
  • Corrente de partida em 1/3;
  • Torque de partida em 1/3
  • Carga do motor em 1/3.

Exemplo de partida estrela-triângulo: 1. Tensão de entrada; 2. Motor elétrico; 3. Contator temporizador КЗ;  4. Contator K2;  5. Contator K1, 6. Botão Iniciar, 7. Botão Parar; 8. Fusíveis de controle; 9. Relé de tempo e 10. Transformador.
Este método de partida de motor de indução trifásico funciona apenas quando a máquina está levemente carregado durante a inicialização. Se o motor estiver muito carregado, não haverá torque suficiente para acelerar o motor até a velocidade antes de passar para a posição triângulo.
Ao dar partida no motor, o torque da carga é baixo no início da partida e aumenta com o quadrado da velocidade. Quando atinge aproximadamente 80-85% da velocidade nominal do motor, o torque da carga é igual ao torque do motor e a aceleração cessa. Para obter a velocidade nominal é necessária uma mudança para a posição Triângulo. A mudança automática para a condição de operação Triângulo é preferível à mudança manual.   

Diagrama elétrico de Partida Estrela Triângulo de Motor de Indução Trifásico está disponível em:  17_11_06 Partida Estrela Triângulo  .

 1.3. Partidas com autotransformadores
As partidas de autotransformadores são baseadas no método de partida com tensão reduzida, em que a corrente de partida é reduzida proporcionalmente à tensão de partida. O torque de partida, entretanto, é reduzido proporcionalmente ao quadrado da tensão. Isto significa que este método de partida só pode ser usado para partidas com baixo torque (sem carga). Mas quando bem projetado, a potência do motor conectado a este tipo de partida pode ser considerável, às vezes na faixa de MW.
Figura 03 - Partida com Autotransformador.

Um exemplo de partida de baixo torque e alta potência é uma partida para um propulsor de proa onde as pás da hélice são colocadas na posição zero antes da partida. As partidas de autotransformadores normalmente são fornecidas com diversas tomadas de tensão secundárias. Isto permite uma mudança na tensão de partida e no torque de partida durante o comissionamento de um sistema. Os valores destas derivações de tensão secundária estão normalmente na faixa de 55 a 70% da tensão nominal. Valores mais baixos aumentariam o tempo de partida, valores mais altos aumentariam as correntes de partida. Ambos os efeitos são indesejáveis.

Exemplo de partida estrela-triângulo: 1. Tensão de entrada; 2. Fusíveis de força F1; 3. Contator КЗ;  4. Contator K2;  5. Contator K1,  6. Relé Térmico, 7. Motor elétrico; 8. Autotransformador T1; 9. Fusíveis de controle; 10. Botão Iniciar S1, 11. Botão Parar S0; 12 Fusíveis de controle F2; 9. Relé de tempo K4.

Diagrama elétrico de Partida Compensadora de Motor de Indução Trifásico está disponível em: 17_11_08 Partida Compensadora .

1.4. Partida por Soft-Starter
Figura 04 - Partida com Soft-Starter.
A partida por Soft-Starter minimiza os choques mecânicos e térmicos de partida na máquina e no motor. Isso resulta em custos de manutenção reduzidos, menos avarias e, portanto, maior vida útil para ambos. A corrente de partida reduzida é uma vantagem adicional. Em um dispositivo de comutação estática de estado sólido, a tensão pode variar suavemente para qualquer valor necessário, de alto para baixo ou de baixo para alto, sem criar uma condição de transiente aberto. Para motores HT em particular e motores LT grandes em geral, ele fornece uma alternativa mais recomendada em relação a um autotransformador ou uma partida Y/Δ.

Diagrama elétrico de Partida por Soft-Starter de Motor de Indução Trifásico está disponível em: 16_04_29 Partida Suave SSW05 .

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/06/2017.

segunda-feira, 27 de novembro de 2023

Aula 46 - Passo a passo para rebobinagem de motores elétricos

Figura 01 - Ficha de controle.
Este material não tem a pretensão de abordar todas as metodologias existentes envolvendo a manutenção de motores; outras orientações poderão ser utilizadas como forma de aprimorar a organização do trabalho.

Qualquer setor de manutenção deverá possuir uma estrutura organizacional que permita o acompanhamento de todas as ações desenvolvidas desde a chegada do motor até sua liberação, ao término do reparo. Portanto, deverá existir uma ficha de controle de serviço onde serão registradas todas as informações da máquina o que inclui: dados do proprietário, defeito ocorrido, processo no qual estava inserido, tipo de acoplamento, etc.

Ao receber um motor para reparo, o profissional responsável deverá providenciar sua identificação com um código alfanumérico único que será registrado na carcaça e na ficha de controle.
Figura 02 - Retirada da polia.
A seguir, anote todos os dados contidos na placa de identificação do motor. Caso haja falta de dados importantes, deverá ser consultado o catálogo do fabricante.

Faça uma inspeção visual procurando rachaduras, condições da carcaça, tampa, pés e eixo, observando o estado da pintura, incrustações, corrosão, etc.
Apesar do motor possuir uma estrutura resistente, ele também é sensível a: pancadas, quedas, força excessiva e as ferramentas de corte.

Solte os parafusos que prendem a polia ou o acoplamento ao eixo. Efetue a retirada da polia; caso esteja muito apertada, utilize um extrator (saca-polias).

Parafusos e porcas difíceis de desenroscar podem ser soltos com qualquer fluido desengripante existente no mercado, indicado para esta finalidade. Contudo, na falta do produto, podem ser obtidos resultados semelhantes com o uso de querosene. Aplique e deixe-o penetrar, aguardando algum tempo para que ocorra o efeito desejado.
Figura 03 - Retirada da chaveta.
Retire a chaveta, batendo levemente com o martelo. Na medida que a desmontagem é efetuada, coloque as peças retiradas dentro de um recipiente devidamente identificado.

Marque a posição das tampas em relação à carcaça antes de retirá-las. Solte os parafusos que prendem as tampas à carcaça do motor.

Golpeie levemente a carcaça e as tampas com um martelo de borracha (ou use um pedaço de madeira entre o ponto a golpear e o martelo). Se a tampa também for suporte para o eixo, o rotor deverá ser protegido. Para isto, use um dispositivo de levantamento (talha, ponte, etc).

Figura 04 - Retirada do rotor.
Assim que uma tampa é retirada de sua posição, um dispositivo de suporte é colocado no entreferro , entre o rotor e o estator.

O rotor deve ser removido pelo lado do ventilador. Tome cuidado para manter o rotor na linha do eixo do estator, durante esta operação, para causar o mínimo de atrito entre eles.

A ferramenta usada para sacar o rolamento é semelhante ao saca polias. A diferença básica está nos ganchos do extrator, que devem ser aplicados na pista interna do rolamento. Antes de sacá-lo poderá ser colocado um pouco de óleo quente no rolamento (o calor gera uma dilatação do anel interno reduzindo a pressão existente).

Posteriormente providencie a limpeza do rolamento usando querosene ou outro produto adequado e seque-o usando um pano isento de fiapos e sujeira, e/ou com ar comprimido.

Figura 05 - Retirada do rolamento.

Verifique as superfícies côncavas do rolamento quanto a desgastes. Arranhões e riscos são sinais de anormalidades. Inspecione se há anéis e esferas trincadas ou quebradas. Rolamentos que tenham sido aquecidos em excesso mudam de cor para escuro ou azulado. Gire o anel externo para um lado e para o outro observando se há ruído anormal. Pingue algumas gotas de óleo para facilitar o teste.

Para reposição do rolamento existente ou sua troca por um novo, é necessário usar o método correto na montagem e observar as regras de limpeza para que o rolamento funcione satisfatoriamente. A montagem poderá ser a frio ou a quente, dependendo da situação. Rolamentos pequenos podem ser montados a frio, utilizando-se u a prensa ou um tubo de impacto.
Figura 06 - Tubo de impacto.

Rolamentos maiores são montados a quente utilizando-se banho de óleo ou aquecedor por indução. Quase todos os aquecedores são equipados com um termostato ajustável para facilitar o aquecimento exato dos rolamentos.

Com o motor aberto sem a presença do rotor, faça uma inspeção visual interna registrando avalias encontradas e anotando algumas informações com relação às características construtivas do estator e do enrolamento, tais como:
  • Número de ranhuras;
  • Tipo de enrolamento (imbricado, concêntrico);
  • Número de bobinas por grupo;
  • Número de grupos por fase;
  • Ligação entre grupos de bobinas;
  • Passo de bobina;
  • Passo Polar;
  • Passo de Fase.
  • Número de polos;
  • Lados do estator onde ficam as saídas das fases;
  • Número de fios em paralelo, se houver;
  • Distância entre princípios de fase;
  • Diâmetro do fio.
Figura 07 - Diagrama planificado -
 Motor de 36 Ranhuras - enrolamento imbricado.
Em caso de rebobinagem, desfaz-se o enrolamento anotando os dados acima. Utilizando a placa de identificação e o próprio enrolamento, além de:
  • Tipo de conexão (estrela ou triângulo) ;
  • Número de terminais;
  • Corrente nominal a plena carga;
  • Voltagem nominal;
  • Rotação.

Figura 08 - Aspectos da Bobinagem-
 Enrolamento do estator e grupo de bobinas.
Se persistirem dúvidas, deverá ser consultado o fabricante para confirmação dos dados originais (de fábrica).
Com esses dados coletados, providencie a confecção do diagrama planificado do enrolamento, que deverá ficar anexado à ficha de controle do motor.

Após esta etapa, inicie a retirada do enrolamento. Na figura 09, ilustra-se graficamente o modo de cortar as bobinas e de tirá-las do chanfro.

Figura 09 - Retirada das Bobinas.
Após retirá-las, conta se o número de fios por bobina 'em várias' bobinas. Contadas várias bobinas, obtém-se a média que fica como número definitivo de espiras.
Procura-se tirar pelo menos um grupo inteiro de bobinas para poder tirar medidas dos moldes e depois Verifica-se se os moldes empregados para outros motores são de medidas apropriadas.
Caso se tenha que fazer moldes, aproveita-se da ocasião para prepara os papelões para os chanfros e para examina a parte mecânica do motor e cuidar da limpeza em geral e de modo especial dos canais.

Figura 10 - Fibras isolantes moldadas.
Para retirada do enrolamento. Não exerça grandes esforços mecânicos sobre o pacote de chapas magnéticas. O aquecimento do bobinado facilita a retirada dos fios sem danificar o estator. O mesmo nunca deve ser feito a base de fogo ou maçarico.
Poderá ser usado aquecimento por estufa com temperatura controlada, não ultrapassando 150o C.
Observe o tamanho da cabeceira das bobinas para confecção do molde, conte o número de espiras e meça a bitola (diâmetro) do fio esmaltado.
Figura 11 - Medida do diâmetro
do fio magnético.

A seguir, inicie a limpeza do estator retirando todo o material isolante presente nas ranhuras e os resíduos de verniz, procurando não danificar as chapas magnéticas. Não utilize a técnica de jateamento, pois poderá afetar o tratamento das chapas magnéticas. Use um solvente para lavagem do estator que não seja prejudicial as chapas. Após o término da limpeza, providencie a secagem em estufa com temperatura controlada.

Confeccione as bobinas conforme o projeto original do fabricante, ou seja, conservando o tamanho, o diâmetro do fio esmaltado e o quantitativo de espiras.
Figura 12 - Confecção das Bobinas.

Antes de iniciar a colocação das novas bobinas, providencie novas fibras isolantes para as ranhuras, respeitando as medidas originais e a classe de isolamento do motor.
Procure moldar as fibras antes de colocá-las nas ranhuras, evitando a redução de espaço útil e dificuldades na colocação das bobinas. Elas poderão ser dobradas para trás, nas pontas, formando uma bainha de aprox. 5mm, evitando assim o deslizamento do isolante e reforçando, consequentemente, a isolação na borda da ranhura.
A disposição das bobinas deverá seguir o diagrama planificado construído inicialmente, segundo o projeto original. A identificação de cada grupo de bobinas poderá ser feita no momento da sua colocação ou após todos os grupos serem colocados (com o decorrer da experiência adquirida, o bobinador define a melhor forma de trabalho).
Figura 13 - Identificação de grupos de bobinas.
Defina as ranhuras a serem ocupadas, em função do passo de bobina e, de acordo com o esquema planificado, tendo o cuidado para que os terminais fiquem do lado que serão executadas as ligações internas. 
Prepare um dos lados da bobina, espalmando os condutores entre os dedos, de modo que o lado da bobina fique com os condutores alinhados. Ao término da colocação de cada bobina nas ranhuras, deverá ser colocada uma fibra isolante final para fixação da mesma. Molde a bobina, pressionando-a com os dedos, para facilitar a colocação das próximas bobinas e melhorar o acabamento final do bobinado.
Figura 14 -  Molde as bobinas.
Caso haja dois lados de bobinas na mesma ranhura, deverá ser prevista uma fibra isolante intermediária, separando cada lado de bobina. Confira o quantitativo de terminais existentes e suas posições no estator.
Estando tudo Ok, após a colocação de todas as bobinas, providencie a fixação das cabeceiras das bobinas no lado contrário ao dos terminais, utilizando fibra isolante entre os grupos de bobinas e fita ou cadarço isolante para amarração das mesmas.
A etapa seguinte é a identificação dos grupos de bobinas pertencentes a cada enrolamento e sua respectiva interligação. As emendas devem ser efetuadas com o uso de solda e isoladas com tubo isolante (espaguete) que possua classe de isolamento compatível. Não se esqueça de providenciar a retirada do verniz que recobre o fio antes de efetuar a soldagem.
Figura 15 -  Fixação das cabaceiras das bobinas.

É importante lembrar que os cabinhos flexíveis que receberão a identificação dos terminais do motor devem possuir classe de isolamento e capacidade de corrente compatíveis com os valores originais do motor. Direcione-os para a caixa de ligação acoplada à carcaça, procurando posicionar as emendas na parte superior da cabeceira das bobinas.
Providencie a amarração final, da mesma forma que foi feita no lado oposto, colocando uma fibra isolante entre os grupos de bobinas e ajeitando as emendas e fios terminais na cabeceira das bobinas, evitando os cruzamentos.
Figura 16 -  Interligação de grupos de bobinas.
Antes da impregnação, o bobinado deverá ser testado para certificar-se que o trabalho está correto.
Execute o teste de continuidade dos enrolamentos, de isolamento elétrico entre enrolamentos e de cada enrolamento para a carcaça.
Obs: A resistência elétrica de isolamento entre enrolamentos e de cada enrolamento para a carcaça deve seguir a seguinte expressão:

Rmínima = Tensão nominal em kV + 1, (em MΩ) 

Figura 17 -  Solda e isolação de grupos de bobinas.

A impregnação do conjunto – estator e bobinado, com verniz isolante, tem várias finalidades, tais como:
  • tornar o bobinado mais sólido e resistente a vibrações;
  • preencher todos os espaços vazios o que facilita a dissipação do calor;
  • proteger o bobinado contra umidade e, acima de tudo
  • garantir um perfeito isolamento.
Para obter esses resultados devem ser observados alguns pontos considerados fundamentais ou seja:
  • impregnação por imersão ou a vácuo;
  • viscosidade correta do verniz utilizado;
  • temperatura de secagem ou cura do verniz conforme orientação do fabricante e classe de isolamento do motor;
  • tempo de secagem, segundo fabricante do verniz, dependendo da carcaça do motor e do número de impregnações;
Figura 18 - Amarração final das bobinas.
Temperaturas acima do permissível podem queimar os materiais isolantes; já as temperaturas muito baixas, ou ainda tempo de cura muito reduzido deixam o bobinado pegajoso, sujeito à aderência de pó e outras impurezas, não cumprindo a sua função.
Paralelamente deverá ser verificado o balanceamento do conjunto do rotor e o estado dos mancais. Se necessário, averiguar o tempo de vida útil, tipo de graxa, quantidade e intervalos de lubrificação do rolamento (conforme especificações do fabricante).
Após secagem total do estator, deverá ser providenciada a montagem do motor, observando a colocação correta das tampas laterais.
Figura 19 -  Teste de isolação.
Na montagem do motor, além do fator limpeza devem ser analisados os aspectos dos demais componentes. Estes, além de limpos e secos devem estar em perfeitas condições de uso. Qualquer componente de aspecto duvidoso deve ser substituído, com o cuidado de manter as características originais do motor, observando a classe de isolamento, grau de proteção e assim por diante.
Os encaixes, furos e roscas devem estar isentos de restos de verniz; isto facilita em muito a montagem.
Após o motor estar em conformidade com as características para as quais foi projetado, efetua-se a pintura de acabamento; deverá ser mantida a cor e as características originais ou poderão ser feitas alterações conforme solicitação do cliente.
Figura 20 -  Dados da Placa do Motor.

Alguns ensaios devem ser efetuados antes da liberação do motor. Basicamente deverá ser feito:
  • ensaio a vazio: medição da corrente nas três fases e da potência absorvida com tensão nominal;
  • medição da rotação a vazio em rpm.
Outros ensaios poderão ser efetuados de acordo com a solicitação do cliente.
Os dados originais de tensão, corrente e consumo a vazio do motor devem ser arquivados e comparados após cada reparo.
Por último o motor será embalado para transporte e colocado a disposição do cliente.

Observações:
  • Existem casos em que o motor apresenta apenas redução na resistência de isolamento. Deverão ser providenciadas sua secagem e uma nova impregnação para recuperar os valores mínimos de isolamento.
  • O emprego da sucção para remoção de impurezas nos enrolamentos é preferível ao sistema de sopro. Existe a possibilidade de danificar as bobinas.
  • Aplique a extremidade da mangueira de um aspirador nas partes expostas dos enrolamentos.
  • Para lavagem dos enrolamentos utilize produtos desengordurantes apropriados que não agridam o pacote de chapas metálicas nem o bobinado.
  • Impurezas muito aderentes podem ser escovadas com suavidade (não use escova de aço). Após a limpeza, seque o estator usando estufa com temperatura controlada. Proceda posteriormente a impregnação usando algum dos métodos já citados anteriormente.
  • Quando um motor fica fora de serviço por períodos prolongados, geralmente absorve umidade suficiente para reduzir a resistência de isolamento a um valor abaixo do limite recomendado pelo fabricante. A aplicação de uma temperatura com cerca de 5o C acima da ambiente é o suficiente para prevenir contra a absorção de umidade. Comumente isto é feito com o uso de resistores de aquecimento.
Se, porém, o motor tiver o enrolamento contaminado por excessiva umidade, será necessário secá-lo. Calor suficiente deve ser produzido a fim de aquecer o enrolamento à temperatura não superior a 80o C quando medida por termômetro, ou 90o C quando medida por sensor de temperatura.
Existem outros métodos de aquecimento do enrolamento. A escolha entre eles é questão de conveniência, flexibilidade, custo e disponibilidade. A aplicação de qualquer um dos métodos, em motores fechados, deve vir acompanhada do uso de ventilação forçada para remoção da umidade.

DADOS DE PLACA
Marca .......................... Modelo ........................ Potência .......................
RPM ............................ Categoria ..................... Isolamento ...................
Regime ........................ Fator de Serviço (FS)...... Fator de Potência .........
Frequência .................. Tensão ........................ Corrente .....................
Temperatura................. Carcaça ....................... No série ........................

DADOS INTERNOS DO ESTATOR
Tipo de bobinado ............................. No de ranhuras .................................
No de bobinas .................................. No de bobinas por pólo e fase ............
Passo Polar (Yp) .............................. Passo de Bobina (Yb) .......................
Passo de Fase (Yf) ........................... Isolamento (tipo) .............................
Obs:

ENSAIOS
a) Teste de Continuidade dos enrolamentos:
1 – 4 : .............ohms 2 – 5 : .............ohms 3 – 6 : ................ohms

b) Teste de Isolamento:
1 – 4 p/ carcaça: ..............MΩ
2 – 5 p/ carcaça: ..............MΩ
3 – 6 p/ carcaça: ...............MΩ
1 – 4 p/ 2 – 5: .................. MΩ
1 – 4 p/ 3 – 6: ................... MΩ
2 – 5 p/ 3 – 6: ................... MΩ

ALIMENTAÇÃO
Tensões: .............................V Corrente a vazio: ...............A

Há no link em esboço de uma chapa de aço silício do núcleo do motor com 36 Ranhuras para uso no planejamento de distribuição das bobinas do motor a ser montado: 24_03_02 Chapa do Núcleo com 36 Ranhuras.

Apostila de Rebobinagem de um Motor Trifásico – Sistema Imbricado está disponível em: 24_03_10 Rebobinagem de um Motor Trifásico – Sistema Imbricado.

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/06/2017.

segunda-feira, 20 de novembro de 2023

Aula 45 - Enrolamento Concêntrico de Motores trifásicos

A maneira mais conveniente de associar vários condutores de um enrolamento é distribuí-los em forma de bobinas e a distribuição deve ser feita de tal modo que formem grupos. As bobinas de cada grupo são ligadas entre si, apresentando cada grupo um início e um fim, colocados uniformemente nas ranhuras do núcleo do estator para gerar o campo magnético. Os enrolamentos dos motores CA podem ter diversas formas e distribuições, dentre as quais destacamos o enrolamento concêntrico
O nome enrolamento concêntrico (ou em cadeia) é associado ao de uma corrente, devido a analogia que existe entre os grupos de bobinas (posição relativa entre eles) e os elos das correntes. No enrolamento concêntrico o formato das suas bobinas normalmente é oval e o enrolamento é constituído por grupos contendo duas, três e até mais bobinas de tamanhos diferentes (com o mesmo centro de referência).
Cada ranhura pode conter um ou mais lados de bobinas e o número de espiras por bobina em um grupo pode variar em função da distribuição nas ranhuras. Este tipo de enrolamento pode ser executado manualmente ou utilizando formas pré-moldadas ou ainda máquinas automáticas para colocação do enrolamento.
Exemplo: Rebobinagem de motor trifásico de 5 CV;  2 polos; 220/380 VAC; 14/8 A; Concêntrico com ligação tipo Série; 24 ranhuras; 2 grupos de bobinas por fase formando 4 bobinas por fase de 33 espiras cada bobina; passo do enrolamento: 1:10:12; comprimento do estator: 109 mm; diâmetro interno do núcleo: 90 mm ; Fio para o enrolamento: nº- 16 AWG ( pegue o valor da corrente em 380 V e divida por 7 - o resultado é o n°- do fio em mm², 8  /  7  =  1,14 mm², fio mais próximo 16 WAG = 1,3 mm² ).
Para a confecção, colocação e ligação das bobinas que formam o enrolamento devemos conhecer de antemão suas principais características: sendo que o Número de Bobinas é determinado em função do número de dentes do estator, número de polos e do tipo de enrolamento.

1 - O Passo Polar é determinado pela distância em dentes entre o início de duas bobinas interligadas da mesma fase. O passo polar define a região onde será concentrado um polo magnético formado por esta bobina.

2 - O Passo da Bobina é a distância em dentes compreendida entre os dois lados da mesma bobina. 
Quando o passo de bobina for igual ao passo polar, este é denominado de passo de bobina inteiro; caso seja menor que o passo polar é denominado de passo de bobina fracionário.
No projeto dos motores elétricos o passo ideal é determinado através de ensaios em laboratórios até se obter o melhor rendimento da máquina, não desprezando o custo de produção. Para calcular usamos as seguintes expressões: Enrolamento meio imbricado Yb = Yp – (2q –1) e para Enrolamento imbricado Yb = Yp – (q –1).
Os enrolamentos meio imbricado são geralmente projetados com bobinas de passo fracionário (5/6 do passo polar) pois este tamanho além de economizar material (cobre) reduz as harmônicas das f.e.m. induzidas nos enrolamentos, resultando em menores perdas por correntes parasitas e histerese.

3 - Número de Polos de um motor CA afeta diretamente sua velocidade, ou seja, de desejamos um motor com elevada rotação este deverá apresentar o mínimo de polos magnéticos. 
A maneira pela qual os grupos de bobinas são interligados também influi na formação dos polos. A equação a seguir nos fornece a relação entre as grandezas frequência da rede de alimentação, número de polos e velocidade do motor, onde: P = número de polos; f = frequência das correntes que alimentam o enrolamento (Hz) e n = velocidade síncrona (rpm).


4 - Número de Bobinas por Polo e Fase é o número de bobinas que participa da formação de cada polo, conforme o tipo de enrolamento. 
Para o enrolamento meio imbricado e enrolamento imbricado temos o cálculo a seguir. Se a interligação dos grupos de bobinas resultar em polos consequentes, o número de bobinas por polo/fase dobra de valor (observe se todos os grupos possuem o mesmo número de bobinas).


5 - Passo de Fase - Para o funcionamento perfeito do campo girante deve haver uma simetria da defasagem elétrica das fases (120 o elétricos), com a defasagem mecânica dos 3 enrolamentos. 
O início de cada enrolamento deve apresentar uma defasagem de 120 o geométricos. Isto é conseguido dividindo o total de dentes do estator por 3.


6 - Ligações - Os motores trifásicos podem apresentar desde 3 até 12 terminais, conforme as tensões de trabalho definidas pelo fabricante, sempre permitindo a inversão de rotação. A identificação dos terminais no motor trifásico pode ser feita através de números ou letras com a seguinte equivalência: 1=U; 2=V; 3=W ; 4=X; 5=Y e 6=Z.

7 - Diagrama de motores elétricos bobinado
Os desenhos de esquemas são formas de representação de um diagrama elétrico. No caso de um diagrama de motores, são formas de desenhos esquemáticos nos quais se representam bobinados de estatores e suas ligações internas de modo a demonstrar os detalhes essenciais de cada circuito. 
Os desenhos de esquemas de bobinados  podem ser: Planificados, Frontal ou circulares e Simplificados.
Desenho de esquema planificado: Os esquemas planificados representam um estator como se estivesse cortado e estirado sobre um plano, com todos os grupos de bobinas e conexões. Na figura ao lado está mostrado um esquema planificado de bobinas de um motor.
Os esquemas frontais são constituídos a partir da frente do bobinado e apresentam todas as ranhuras das bobinas. O esquema indica através de traços, a posição relativa das bobinas e suas interligações no conjunto que forma a estrutura elétrica do motor. Deve-se fazer o desenho de esquema com linhas ou traços diferentes, como linhas largas e estreitas, pontilhadas, tracejadas, etc. Pode-se também representar os traços em diversas cores partes como: Bobinados pertencentes a diferentes fases, caso do motor trifásico; Bobinados com diferentes funções, caso dos motores monofásicos com bobina de arranque e de trabalho.
Na figura acima está mostrando um esquema cicular ou frontal.
Desenho de esquema simplificado: O esquema simplificado representa todo um grupo de bobinas por apenas uma bobina ou meia bobina. Esse esquema mostra as conexões para formar as polaridades. A figura a seguir mostra um esquema simplificado de bobinado de um motor mostrando a formação de polaridade.

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