Oportunidades para melhorar
o desempenho dos motores
de indução trifásicos durante
a sua reparação/rebobinagem
M
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127
Fernando J. T. E. Ferreira
Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Instituto de Sistemas e Robótica
Universidade de Coimbra
[email protected]
RESUMO
1HVWH DUWLJR WHFHPVH DOJXPDV FRQVLGHUDÂÐHV UHODWLYDV » UHparação/rebobinagem de motores de indução trifásicos, tendo em conta a atual transformação do mercado dos motores
elétricos por força das novas Normas e Diretivas Europeias.
São também indicadas várias formas de melhoramento do
desempenho dos motores durante a sua reparação/rebobinaJHPDWUDYÄVGDDOWHUD¾RGDFRQƬJXUD¾RHGHDOJXQVDVSHWRV
construtivos dos enrolamentos estatóricos originais. É ainda
descrito um programa informático para o projeto de enrolaPHQWRV WULI¼VLFRV GH JUDQGH XWLOLGDGH SDUD RV SURƬVVLRQDLV
OLJDGRV»UHSDUD¾RUHERELQDJHPGHPRWRUHVHOÄWULFRV
Figura 17.-DQHODGHHQWUDGDGRSURJUDPD%REL6RIWTXHSHUPLWHDR
utilizador optar pelo idioma português ou inglês.
FERRAMENTA INFORMÁTICA PARA REPROJETAR
ENROLAMENTOS ESTATÓRICOS TRIFÁSICOS
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artigo científico
2.a Parte
Com vista a facilitar e agilizar o processo de reprojeto dos
enrolamentos estatóricos de MIs, foi criado um programa
informático BobiSoftvii (Figuras 17-20 e 24). Este programa
permite ao utilizador projetar um enrolamento em menos de
PLQXWRV H YHULƬFDU R LPSDFWR GD RWLPL]D¾R HP WHUPRV
de perdas por efeito de Joule, distorção harmónica da FMM
QRHQWUHIHUURYDORUGRƮX[RPDJQÄWLFRQRHQWUHIHUURHIDtor de enchimento das ranhuras. O BobiSoft pode ser usado
WDQWRSHORVXWLOL]DGRUHVGRVPRWRUHVSDUDHVSHFLƬFDURWLSR
de rebobinagem pretendida como pelos rebobinadores para
reprojetarem novos enrolamentos.
Com base nos parâmetros elétricos e mecânicos/dimen-
Figura 18. Janela para introdução dos parâmetros originais do motor.
VLRQDLV GR PRWRU LQFOXLQGR DV HVSHFLƬFDÂÐHV GR HQURODmento original nesses valores, o programa calcula algumas
JUDQGH]DVFKDYHTXHFRQVWLWXHPRVUHVSHWLYRVOLPLWHVPDJnéticos, elétricos/térmicos e mecânicos, nomeadamente a
GHQVLGDGHGHƮX[RPDJQÄWLFRP¼[LPDDGHQVLGDGHGHFRU0DQXWHQ¾RoHo 7ULPHVWUHVGH
rente nos condutores e o fator de enchimento das ranhuras.
Tendo esses valores como referência ou limite, o utilizador
SRGHU¼ PRGLƬFDU R SURMHWR RULJLQDO GH IRUPD VLVWHP¼WLFD
introduzindo diversas alterações no tipo de enrolamento,
passo das bobinas, número de espiras por fase, número
de grupos em paralelo, entre outros, e observar o impacto
vii
Este programa foi desenvolvido em parceria com o Instituto de
Sistemas e Robótica – Universidade de Coimbra, sendo atualmente
comercializado pela empresa OptiSigma – Energia & Ambiente, Lda.
Figura 19. Janela para visualização da distribuição das bobinas, da força
(www.optisigma.pt | [email protected]).
magnetomotriz no entreferro e dos principais resultados numéricos.
dessas alterações no desempenho do enrolamento. Por forma a não exceder os limites magnético, elétrico, térmico e
mecânico, o programa avalia de forma contínua o valor da
indução magnética no entreferro, a densidade de corrente
nos condutores e o fator de enchimento das ranhuras, emiWLQGRDYLVRVVHPSUHTXHVHH[FHGHPRVYDORUHVRULJLQDLVRX
de referência (de acordo com os fabricantes de MIs).
Tipicamente, o acesso a valores de referência de algumas variáveis importantes dos MIs (densidade de corUHQWHLQGX¾RPDJQÄWLFDHQWUHRXWURVÄGLIÈFLOSHORTXH
o facto de o programa gerar alertas relativos aos valores
UHVXOWDQWHVGDVHVSHFLƬFDÂÐHVGRVQRYRVHQURODPHQWRVVH
WRUQD PXLWR ÕWLO H HYLWD TXH VHMDP FRPHWLGRV HUURV JURVVHLURV &RP R %REL6RIW SRGHVH UHGX]LU VLJQLƬFDWLYDPHQWH
o tempo de projeto dos enrolamentos, passando de ho-
dos enrolamentos.
ras para minutos. O utilizador pode escolher entre 9 tipos
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
Figura 21. Tipos de enrolamentos disponíveis no BobiSoft: (a) concêntrico de 3 planos e alojamento simples; (b) concêntrico de 2 planos
e alojamento simples; (c) concêntrico de alojamento duplo; (d) imbricado/excêntrico de alojamento duplo; (e) imbricado de alojamento simples I;
(f) imbricado de alojamento simples II; (g) imbricado de alojamento simples III; (h) imbricado de alojamento simples IV; (i) concêntrico de 3 planos
e alojamento duplo.
11
artigo científico
Figura 20.6HF¾RSDUDYLVXDOL]D¾RGRVHVTXHPDVGHERELQDJHP
diferentes de enrolamentos (Figura 21). Na Figura 22 mos-
Para além disso, o programa permite gerar automaticamen-
tra-se uma comparação de dois tipos de enrolamentos dife-
WH HVTXHPDV JU¼ƬFRV H QXPÄULFRV SDUD D LPSOHPHQWD¾R
rentes em termos de distorção harmónica espacial da FMM
das bobinas.
no entreferro. Na Figura 23 apresenta-se um exemplo de
Na maioria dos casos, os rebobinadores não entregam
otimização de um enrolamento tendo em conta a distorção
XPUHODWÎULRWÄFQLFRGRVHUYLÂRSURMHWRRXƬFKDGHUHSDUD-
harmónica espacial da FMM e as perdas por efeito de Joule
ção) aos clientes, podendo com o BobiSoft fazê-lo de uma
nos enrolamentos.
forma rápida, rigorosa e bem organizada, com toda a infor-
1RWHVHTXHFRPRM¼IRLUHIHULGRDQWHULRUPHQWHDRWLPL-
mação técnica relevante (Figura 25). Como a cada projeto/
zação do enrolamento estatórico tem um impacto muito sig-
VHUYLÂRGHUHSDUD¾RUHERELQDJHPFRUUHVSRQGHXPƬFKHLUR
QLƬFDWLYRQRUHQGLPHQWRGRV0,VKDYHQGRXPHOHYDGRSRWHQ-
(*.bob), torna-se também fácil o envio/receção (por exemplo,
cial de melhoramento do mesmo devido ao facto do processo
HPDLO) de projetos de enrolamentos em formato eletrónico
de inserção das bobinas ser manual, não estando por isso su-
editável, bem como a criação de uma base de dados.
MHLWR»VUHVWULÂÐHVGRVSURFHVVRVGHIDEULFRHPVÄULH
Também não é habitual os rebobinadores avaliarem o
estado do núcleo ferromagnético após a etapa de extra¾R GRV HQURODPHQWRV GDQLƬFDGRV &RQWXGR HVWD DYDOLD-
artigo científico
¾R Ä LPSRUWDQWH XPD YH] TXH VH R QÕFOHR HVWLYHU PXLWR
Figura 22. Componentes harmónicas da FMM de dois enrolamentos
tetrapolares diferentes para um estator com 36 ranhuras:
(original) enrolamento concêntrico de 3 camadas, alojamento simples
e passo completo (9 ranhuras); (novo) enrolamento
excêntrico/imbricado, alojamento duplo e passo encurtado
12
(7 ranhuras; 78% do passo polar).
Figura 24. Ensaio/teste das perdas no núcleo ferromagnético estatórico.
Figura 23. Exemplo de um projeto otimizado.
Figura 25. Exemplos de relatórios gerados automaticamente pelo BobiSoft.
JUDPD%REL6RIWWHPXPSDLQHOGHDSRLR»UHDOL]D¾RGR
teste das perdas no ferro (Figura 24; de acordo com a
Norma EASA, Tech. Note No. 17 – &RUH /RVV 7HVW), permitindo ao rebobinador realizar rapidamente todos os
cálculos necessários e gerar automaticamente um relatório com os resultados do teste.
CONCLUSÃO
A reparação/rebobinagem dos motores de indução trifáVLFRVQ¾RWHPQHFHVVDULDPHQWHGHFRQGX]LU»GHJUDGD¾R
do seu desempenho permitindo até, em muitos casos,
melhorar o rendimento e prolongar o tempo de vida útil.
3RUÄPSDUDTXHVHSRVVDPLQWURGX]LUDOWHUDÂÐHVQR
projeto original do enrolamento do motor é necessário
conhecer os seus limites magnético, elétrico, térmico
e mecânico, bem como, se possível, as suas condições
de funcionamento, incluindo a variação da sua carga ao
longo do ciclo de funcionamento. Este último aspeto,
exige a monitorização do funcionamento do motor com
alguma regularidade.
A aplicação de boas práticas de reparação/rebobinagem de motores e a realização de testes para controOR GD TXDOLGDGH GR VHUYLÂR V¾R DVSHWRV FDGD YH] PDLV
importantes por força da transformação do mercado,
tendencialmente dominada por motores de classes de
UHQGLPHQWRVXSHULRUHV$TXDQGRGDUHERELQDJHPH[LVte mesmo a possibilidade de converter motores sobredimensionados de baixo rendimento em motores de
alto rendimento de potência inferior, ao custo de uma
UHSDUD¾R pUHERELQDJHP RWLPL]DGD”). No caso dos motores controlados por VEVs, com vista a prolongar o seu
tempo de vida útil, durante a reparação podem-se introduzir várias alterações construtivas e reforçar o sistema
de isolamento.
Quando um motor avaria e não se pretende investir
em motores de classes de rendimento superiores, a rebobinagem é uma boa opção, sendo tanto mais compeWLWLYDTXDQWRPDLVHOHYDGDIRUDFODVVHGRPRWRU
O programa informático apresentado (BobiSoft)
constitui uma ferramenta importante para a realização
de alterações ao projeto original de uma forma correta
e rápida, com possibilidade de avaliação imediata das
vantagens/desvantagens das alterações introduzidas,
permitindo ao técnico de manutenção/rebobinagem a
realização de um novo projeto otimizado em pouco minutos. Para além disso, o programa potencia a troca de
informação técnica entre as empresas de rebobinagem
e os fabricantes, bastando para isso enviar por e-mail o
ƬFKHLUR GR SURMHWR TXH VH SUHWHQGH DQDOLVDU SRVVLELOLWDQGR FRQƬUPDU UDSLGDPHQWH D DGHTXD¾R RX Q¾R GH
XPQRYRSURMHWRRXPHVPRLGHQWLƬFDUDOWHUDÂÐHVLQGHvidas decorrentes de rebobinagens anteriores. A geração/impressão de relatórios técnicos também é uma
mais-valia para ambas as partes (rebobinadores e respetivos clientes), contribuindo para a transferência/troca
e registo de informação técnica precisa sobre os serviços de reparação/rebobinagem de motores elétricos.
M
PUB
degradado, o motor não deve ser rebobinado. O pro-