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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ - UFPR MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO Conversão de Energia II Eduardo Vinicius Ransolin Pigoso = GRR20108822 Curitiba 06/2013 Conteúdo Coleta de Dados ............................................................................................................ 4 Ensaio a vazio (Rotor livre) ........................................................................................ 4 Ensaio de Curto-Circuito (Rotor Bloqueado) ............................................................... 4 Conversão de linha para fase ........................................................................................ 5 Cálculos de Ensaio a Vazio ........................................................................................... 5 Cálculos de Ensaio a Rotor Bloqueado .......................................................................... 5 Cálculos para motor tipo A ............................................................................................. 5 Circuito Equivalente ....................................................................................................... 7 Cálculo dos parâmetros de placa ................................................................................... 7 Dados de Placa Dados coletados na placa no motor. Tensão nominal de linha: 220(∆)/380(Y) [V], 60 Hz. Motor de indução trifásico tipo N (Gaiola), trifásico. Potência no eixo: 0,18HP – 0,25 CV. Velocidade nominal: 1710rpm Relação e de correntes de partida e nominal: Ip/In=4,5. Grau de proteção contra agentes externos: IP55. Rendimento: η=64%. Fator de serviço: 15% (fator de sobrecarga em regime). Corrente nominal: 1,14(∆) / 0,66(Y) [A]. Temperatura ambiente não pode ser maior que: 40ºC. Altitude máxima de operação: 1000m. Fator de potência: fp=0,65. Figura 1 - Esquemático de motor elétrico Obs.: Características de motor tipo N: resistência de rotor baixa, escorregamento baixo e baixo torque de partida; Motor pode estar situado no máximo 1000m de altitude, devido a diminuição na pressão do ar. As potências de motores elétricos são dadas em HP ou CV, onde: HP - Horse a Power - 746 w. CV - Cavalo a Vapor - 736 W Coleta de Dados Ensaio a vazio (Rotor livre) Ao aplicar-se uma tensão nominal de 220V na rede elétrica de 60Hz no motor conectado em Triângulo, obtemos as seguintes medidas nos wattímetros: Figura 2 - esquemático de conexão em triângulo P1 = 120W P2 = -70W Potência no rotor = P1-P2 = 120-70 = 50W A Corrente nominal medida pelo amperímetro é = 0,95A. Ensaio de Curto-Circuito (Rotor Bloqueado) Ao acoplar-se um objeto de tal forma que não permita que o rotor gire e ao gerar-se tensão de para que Inominal = 1,14 A (corrente de linha no amperímetro), obtiveram-se as seguintes medidas nos wattímetros: P1 = 60W P2 = 18W Potência no rotor = P1 + P2 = 60+19 = 78W A tensão acusada pelo voltímetro foi de V = 59V. Após aguardar o aquecimento do motor, mede-se a Resistência R1 = 38,4Ω. (Obs.: Potências medidas em wattímetros.) Conversão de linha para fase Deve ser feita a conversão da corrente de linha para corrente de fase, pois o motor é conectado em forma de Triângulo. Motor a vazio: Ilinha = 0,95A – Ifase = Ilinha/√3 = 0,95/√3 = 548,48mA. Motor em bloqueio Ilinha = 1,14A – Ifase = 1,14/√3 = 658,18mA. Cálculos de Ensaio a Vazio Perdas no rotor a vazio: Protor = Pvazio – q . Ivazio 2 . R1 = 60-3 . (548,48 . 10-3)2 . 38,4 = 25,341W Potência aparente: Svazio = q . V1vazio . I1vazio = 3 . 220 . 548,48 . 10-3 = 362 VA Potência reativa: Qvazio = √(Svazio 2-Pvazio 2) = √(3622-602) = 357 Var Reatância a vazio Xvazio = Qvazio / (q . Ivazio 2) = 357 / [3 . (548,48.10-3)2] = 395,56 Ω Cálculos de Ensaio a Rotor Bloqueado Potência aparente S Bloqueado = q . V1Bloqueado . I1 Bloqueado = 3 . 60 . 658,18 . 10-3 = 118,47 VA Potência reativa Q Bloqueado =√(S Bloqueado 2-P Bloqueado 2) = √(118,472-782) = 89,17 VAr Reatância de rotor bloqueado X Bloqueado = Q Bloqueado / q . I Bloqueado 2 =89,17 / 3 . (658,18.10-3)2 = 68,61 Ω Resistência de rotor bloqueado R Bloqueado = P Bloqueado / (q . I1 Bloqueado 2) = 78 / [3 . (658,18.10-3)2] = 60,02 Ω Cálculos para motor tipo A Para motores de indução trifásicos tipo A, temos a seguinte equação: X1=0,5(X1+X2) X1=0,5X1+0,5X2 X1-0,5X1=0,5X2 0,5X1=0,5X2 X1=X2 Equação 1 Substituindo a equação 1 na equação 2: Equação 2 X2 ( Xvazio – X Bloqueado ) - ( X Bloqueado - X1 ) . ( Xvazio - X1 ) = 0 e, assim, substituindo os dados anteriores, obtemos: X2 ( 395,56 - 68,61 ) - ( 68,61 - X2 ) ( 395,56 - X2 )=0 326,95 . X2 – 26059,49 + 65,88 . X2 + 395,56 . X2 - X22 = 0 -X22 + 788,39 . X2 – 26059,5 = 0 Equação 3 Ao resolver-se a equação 3, obtemos: X2’ = 34,57Ω X2” = 753,82Ω Não escolhemos a raiz X2” = 753,82 Ω, pois o valor de Xm ficaria negativo, e não é de nosso interesse. De acordo com a relação X2 = X1, temos que X1=34,43Ω. Reatância de magnetização Xvazio = X1 + Xm Equação xx 395,56 = 34,57 + Xm Xm = 360,99 Ω Resistência de rotor (secundário) ( ) Ω Circuito Equivalente Cálculo dos parâmetros de placa Cálculos da aula 3.2 Cálculo do escorregamento: Cálculo da impedância total: ( ( ) ) Ztotal = 197,22 + j 274,51 Ω = 338,01 ∟54,3º Cálculo de I1: I1 = (V1 ∟0º) / (ZTotal) = ( 220 ∟0º )/(51,66 ∟42º) I1 = 0,65 ∟-54,3 A Fator de Potência = 0,65 Potência de entrada, estator, entreferro, mecânica e eixo: Pin = 3 . V1 . I1 . 0,65 = 162,92 W Pestator = 3 . R1 . = 16,54 W Pg = Pin – PEstator = 162,92 – 16,54 = 146,37 W PMec = (1-s) . Pg = 0,95 . = 139,05 W PEixo = PMec – Protacionais = 139,05 W Cálculo do Rendimento η = PEixo / PIn = 139,05 / 162,92 = 0,85 = 85% Obs.: O Rendimento dado pelo motor é de 64%, mas não possuímos as perdas rotacionais por atrito ou ventilação para que seja incluso na potencia do eixo e aproximarmos essas contas. Conclusão O relatório, assim como todas as atividades em laboratório, ajudou a aperfeiçoar os conhecimentos dados em sala de aula, visualizamos perfeitamente a importância do assunto abordado, devido ao grau de pesquisa exercido para elaboração deste relatório. Nas aplicações que envolvem motores alimentados pela rede energética, é necessário levar em conta os parâmetros e dados de placa dos motores, para que tenhamos sucesso no cálculo de diversos valores.
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