Considerações Técnicas Sobre A
Importância do Ensaio de CurtoCircuito Entre Espiras
Fábio S. F. Sá e Mauro K. I. Uemori
ASSUNTOS ABORDADOS
A ISOLAÇÃO ENTRE ESPIRAS DE BOBINAS ESTATÓRICAS
PRINCIPAIS CAUSAS DE SOBRETENSÕES
O CÁLCULO DA ISOLAÇÃO ENTRE ESPIRAS
O ENSAIO DE CURTO-CIRCUITO ENTRE ESPIRAS
A PROTEÇÃO CONTRA SURTO E O ATERRAMENTO
NÚCLEO BOBINADO
NÚCLEO
ENROLAMENTO
BOBINA
ESTATOR
VFASE  4  f B  f  Nespiras  ke  (1 polo)
Entreferro adicional
is is
Ax Ax xis
Z- Z- -A
Z
Isolação
contra
terra
Y-Axis
Y-Axis
Y-Axis
Y-Axis
Y-Axis
Isolação
entre fios
Y-Axis
Isolação
entre
espiras
xis
Z-A is
x
Z-A
is
x
Z-A
ISOLAMENTOS
X-Axis
Y-Axis
is is
Ax Ax
Z- Z-
Y-Axis
xis
Z-A is
x
Z-A
X-Axis
X-Axis
X-Axis
SOBRETENSÕES
•
•
•
•
•
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
OPERAÇÃO DE DISJUNTORES
ERRO DE SINCRONIZAÇÃO
REJEIÇÃO DE CARGA
FALHA ESTATOR À TERRA
A IMPORTÂNCIA
• PRINCIPAL CAUSA DE RUPTURA DA ISOLAÇÃO
PRINCIPAL:
– DANOS NO NÚCLEO ESTATÓRICO
– INDISPONIBILIDADE DO GERADOR
– TEMPO DE REPARO LONGO.
1
N espiras  fase

I fase
I espira
I espira  80  I fase
I 2  R  Calor  Temperatura  Ruptura Curto  Circuito
ENSAIOS
• ENTRE FIOS
– 100 A 500 V
• PRINCIPAL
– 2 Un + 1 Kv
• ENTRE ESPIRAS
– IMPULSO DE TENSÃO
Vimpulso 13.8kV  39000
MÍNIMA TENSÃO NO AR
Vespira

13800
3  80
 9 9,6
TEORIA
1
1
di
8
vel  3  10 
f 
V  L
r   r
dt
2   L  C
TEMPO DE PROPAGAÇÃO DA ONDA, 100 nanosegundos.
TEMPO DE FRENTE DA ONDA, 100 nanosegundos.
Diferença de tensão entre a primeira e a segunda espira.
ENVOLTÓRIAS IEEE E IEC
Tempo de frente da onda em microsegundos
t0  0
t1  0,1
t1  1,2
Tempo de frente da onda em microsegundos
Valor de crista da tensão de impulso onde Un é a
tensão fase-fase do gerador
V0 
2
 Un
3
V1  3,5 
V2  5 
2
 Un
3
2
 Un
3
Valor de crista da tensão de impulso onde Un é a
tensão fase-fase do gerador
t 0  0, 2
V0  0,65  ( 4  Un  5)
t1  1,2
V1  4  Un  5
COMPARAÇÃO
DIMENSIONAMENTO
DIM ISOL DA ESPIRA
CÁLCULO ELETROMAGNÉTICO DO GERADOR
NORMAS DE ENSAIO
ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA
DADOS DO ENROLAMENTO
TENSÃO
ALTITUDE
LARGURA
ALTURA
PERÍMETRO
BOBINA
ESMALTE
ISOLAÇÃO MICA
NÚMERO CAMADAS
ESPESSURA
EQUIPAMENTO DISPONÍVEL
GERADOR DE IMPULSO
INSTRUÇÃO TÉCNICA DE ENSAIO
VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO
TEMPO DE PERCURSO
CÁLCULO TENSÃO NA BOBINA
TENSÃO DE TESTE PROC PRODUTIVO
ENSAIO ENROLAMENTO MONTADO
VERIFICAÇÃO CAPACIDADE DO FIO
REVISÃO DO CÁLCULO
REVISÃO DO PROJETO
CONSOLIDAÇÃO DO PROJETO
PROTEÇÃO
• IEC 60034-15
– Up = 4Un + 5 PARA ONDA 1,2 X 50 s
– U’p=0,65Up para onda com tempo de frente=0,2 s
• MÁXIMA TENSÃO RESIDUAL DE SURTO
– Margem de proteção 85% Up
• TAXA DE CRESCIMENTO DA TENSÃO
– ONDAS RÁPIDAS (kV/s)
• U’p/0,2
– ONDA PADRONIZADA (kV/s)
• Up/1,2
Un '
Up
U'p
MTRS
T0,2
T1,2
6,9
32,6
21,19
27,71
105,95 27,16667
13,8
60,2
39,13
51,17
195,65 50,16667
ATERRAMENTO DO NEUTRO
20 2
t  10 ( )
If
COORDENAÇÃO
CUSTO-BENEFÍCIO
• ESPECIFICAR O ENSAIO DE CURTO-CIRCUITO ENTRE
ESPIRAS NOS MOLDES DAS NORMAS INTERNACIONAIS
• MAIOR CONFIABILIDADE
• MAIOR DISPONIBILIDADE
• MAIOR VIDA ÚTIL
• MAIOR CUSTO:
– ISOLAÇÃO ENTRE ESPIRAS ADEQUADA
– MÃO-DE-OBRA
CONCLUSÃO
• O PROJETISTA DEVE CONSIDERAR OS FENÔMENOS
TRANSITÓRIOS.
• ENSAIO DE IMPULSO NORMALIZADO É A MELHOR FORMA DE
VALIDAÇÃO DO CÁLCULO DA ISOLAÇÃO.
• O ENSAIO DEVE SER FEITO ANTES E APÓS A INSERÇÃO DA
BOBINA NA RANHURA.
• ESTUDO DE COORDENAÇÃO DO ISOLAMENTO É IMPORTANTE
PARA CONSOLIDAÇÃO DA PROTEÇÃO: PÁRA-RAIOS,
CAPACITORES E SISTEMA DE ATERRAMENTO DO NEUTRO.
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