Ao longo de todo o trabalho foram aplicados conhecimentos fundamentais adquiridos ao longo da licenciatura e mestrado que, com a colaboração da WEG Euro, me possibilitou um aumento do conhecimento pessoal, proporcionando o desenvolvimento deste trabalho para a empresa. A enriquecedora aprendizagem presencial dos processos de fabrico, ensaios e apare- lhagem, contribuiu para um conhecimento dos assuntos abordados, bem como de levanta- mento de novas questões acerca de diversas temáticas no âmbito do tema em estudo. Com este trabalho, foi reafirmada a importância dos ensaios de DP para avaliação da qualidade da impregnação de estatores de MT, bem como uma avaliação do próprio processo de VPI utili- zado, onde o tempo de polimerização da resina e o comportamento da capacidade elétrica du- rante o ciclo de impregnação foram temas estudados e observados no processo de fabrico.
Para a aquisição de valores que transmitam uma informação sólida, o número de amostras ensaiadas revela-se um fator de extrema importância, pois assim é possível analisar e concluir de uma forma mais precisa acerca dos resultados obtidos. Cada bobina, ao ser preparada para os ensaios, desde o corte das chapas até à impregnação finalizada, não é um processo rápido, pois já a preparação do material exige que as máquinas necessárias estejam livres para opera- ção, bem como é necessário que a cuba de VPI possa estar em funcionamento para que as bo- binas possam ser impregnadas.
Uma das questões levantadas ao investigar o processo de VPI foi se o tempo de polimeri- zação de 10h seria ou não demasiado. Após informação do fabricante da resina acerca do tempo e temperaturas necessárias para a correta polimerização da resina, verificou-se que as 10h são necessárias pois em 2 estatores de alturas de eixo diferentes, o tempo para atingir a temperatura recomendada no ponto mais frio do mesmo foi de cerca de 7h. Apesar de um fa- bricante referir que são necessárias apenas 2h para a correta polimerização da resina, o estator necessita de estar mais cerca de 7 a 8h na estufa, de modo a que todo o bloco estatórico aqueça, permitindo assim o fundo da ranhura atingir os 150ºC.
Tornou-se também relevante conhecer o comportamento da capacidade do estator, desde a entrada na cuba de VPI até à sua saída, de onde se conclui, de uma maneira geral, que o grande
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segundo ciclo de pressão não se revela relevante pela ordem de grandeza do mesmo aumento. Em média, um estator antes e após sair da cuba sofreu um aumento de 2,5 vezes o valor inicial de capacidade. Quanto à polimerização da resina o estator, antes e após o processo de polime- rização, sofre uma redução de capacidade na ordem de 0,7 vezes. Não se verificou uma ligação direta da polaridade ou altura de eixo com o valor da capacidade.
No decorrer das medições da capacidade, o maior problema verificado foi relativo à variação em cada medição dos valores obtidos. Em grande parte dos ensaios, chegou a ocorrer uma variação instantânea do valor da capacidade na ordem dos 30%, não permitindo uma leitura exata do valor a obter. Nesses casos, uma média foi calculada e o valor assim registado. Dado que os valores medidos são de uma ordem de grandeza muito pequena na ordem dos nano ou pico Farad, a necessidade de uniformidade no processo de medição e tentativa de exclusão de fatores que pudessem influenciar a medição tornaram-se questões fundamentais.
Ainda no processo de VPI, foram impregnadas bobinas a 1 e 2 ciclos de pressão e vácuo, para avaliar a qualidade da impregnação. Também, destes grupos, foram selecionadas bobinas para uma polimerização da resina durante 2h e 10h. Ambos os grupos de diferentes ciclos de impregnação não apresentaram uma variação significativa no peso após a impregnação, bem como na resistência de isolamento, rigidez dielétrica e fator de dissipação. Estas conclusões foram retiradas de 3 pares de bobinas em que foram impregnadas a 1 e 2 ciclos. O número de amostras, mais uma vez, pode revelar-se um fator importante na validação dos resultados, bem como ensaios mais prolongados, de modo a simular o envelhecimento ou degradação do isola- mento, a fim de concluir, de uma forma mais precisa, acerca das reais diferenças entre impreg- nar a 1 e 2 ciclos ou realizar a polimerização em 2h ou 10h. A principal conclusão é dada pela capacidade que, após o primeiro ciclo de pressão, não apresenta um aumento significativo do seu valor, que pode indicar uma não obrigatoriedade da realização do 2º ciclo de impregnação. Mais uma vez, um maior número de amostras de bobinas, ou mesmo de estatores, poderá afir- mar esta mesma conclusão.
A fim de avaliar experimentalmente as alterações efetuadas ao normal ciclo de VPI e polimerização da resina em bobinas, estas foram submetidas a ensaios de rigidez dielétrica, resistência de isolamento, fator de dissipação e descargas parciais. Das duas bobinas possíveis ensaiadas, os resultados não foram totalmente conclusivos acerca da redução do valor da resis- tência de isolamento após cada ensaio de rigidez dielétrica. Verificou-se sim que a corrente de fugas no ensaio de rigidez era maior, à medida que se repetiam os ensaios. Um maior número
de bobinas bem como um tempo de ensaio mais prolongado poderia permitir tirar conclusões mais definitivas acerca do comportamento das variáveis com o ensaio de rigidez dielétrica. O uso de estatores em vez de bobinas é um modelo de ensaio ainda mais real pois, deste modo, a ranhura é dada na sua forma real e não simulada pelas chapas magnéticas em volta de uma parte reta da bobina. Por questões de duração dos ensaios e também de ausência de estatores de testes, este estudo baseou-se nas bobinas descritas.
Os últimos ensaios realizados, os de rigidez dielétrica a duas bobinas poderiam trazer conclusões mais efetivas caso a duração dos mesmos pudesse ser prolongada e também os en- saios realizados a todas as outras bobinas, de modo a avaliar o comportamento de todas as variáveis analisadas durante o ensaio. Assim, seria possível concluir de uma forma mais clara, a tendência de degradação do isolamento de cada bobina no ensaio a que esteja sujeita.
O ensaio de descargas parciais abordado neste trabalho é um ensaio muito específico e que requer condições no local de trabalho de ruído na rede elétrica de alimentação muito redu- zidos ou mesmo nulos. O exemplo das pontes rolantes num ambiente fabril é um exemplo em que, quando estas se encontram em funcionamento, não é possível realizar a calibração de des- cargas parciais. Este facto foi comprovado com a paragem das mesmas, em que o nível de ruído se reduziu consideravelmente. Para além de muitas vezes durante o dia ser impossível realizar o ensaio de descargas parciais, a própria realização do ensaio (que é com a peça em tensão) requer que a área de ensaio esteja livre não sendo possível, por vezes, executar em todo o mo- mento, todos os ensaios o que, por vezes, devido ao curso de fabrico normal, não era possível. No caso das bobinas 10, 18, 19 e 21, os resultados não foram tão claros, dado que os gráficos obtidos do ensaio de descargas parciais apresentaram níveis de descargas muito cons- tantes em diversos intervalos de ângulo de fase da tensão de entrada. Este facto pode dever-se à própria montagem com a chapa magnética em volta da parte reta das referidas bobinas. Existe sempre alguma diferença entre a bobina com a chapa magnética e a bobina que está inserida na ranhura. O valor médio da amplitude máxima de descargas parciais em todas as bobinas ensai- adas foi de 14,2nC e a média da amplitude média de descargas de todas as bobinas foi de 13,2nC, valores estes que não se diferenciam em muito dos valores medidos em estatores já impregnados, que normalmente assumem valores entre 10 e 30nC.
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à resistência dos materiais, não é possível ainda medir a capacidade durante o processo de po- limerização (polimerização) da resina, dada a elevada temperatura (cerca de 150ºC) dentro da estufa pelo período de tempo usual de 10h. O facto de o estator ser polimerizado em rotação lenta, cerca de 20rpm, impede também uma fácil instalação de meios condutores para a infor- mação a ler, sendo a única solução mais exequível, o fabrico de um pequeno coletor de dois anéis, que permitem que o equipamento de medida de capacidades se encontre fora da estufa e a leitura das mesmas seja executada com o estator em movimento.
Como sugestões futuras de desenvolvimento e ensaios, a implementação dos ensaios descritos neste trabalho em estatores bobinados, para avaliação das diversas varáveis analisadas neste trabalho tais como, a capacidade e descargas parciais, possibilitam uma maior aproxima- ção do motor real do que a bobina só. Com a possibilidade de com uma dada amostra de esta- tores serem submetidos a ensaios de rigidez dielétrica durante o curso de fabrico, estes com o decurso da sua vida útil, serem avaliadas as grandezas abordadas neste trabalho, e deste modo ser possível concluir acerca do impacto do ensaio de rigidez dielétrica na vida útil do isolamento bem como a avaliação dos resultados desses mesmos motores submetidos ao ensaio de descar- gas parciais. O ensaio de descargas parciais é um dos ensaios mais importantes dado que, com o envelhecimento do sistema de isolamento, este irá apresentar maior valor de DP. O ensaio de resistência de isolamento é um complemento a esta análise.
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Com vista a conhecer o comportamento térmico de um estator com resina dentro da estufa para a sua polimerização, para atingir o objetivo de aferição das medições dos instrumentos de comando e verificação do tempo necessário para atingir a temperatura recomendada no fundo de uma ranhura, foram utilizados dois estatores de altura de eixo 400 e 450 para o referido ensaio. A medição da temperatura foi realizada com recurso a sondas RTD PT100, sendo a medição da resistência efetuada manualmente, com leitura a partir de um multímetro digital da marca Fluke, modelo 37, tendo sido instaladas 5 sondas de temperatura no sistema de medição:
• Sonda no fundo da ranhura estatórica; • Sonda na ranhura, entre as duas bobinas;
• Temperatura ambiente da estufa de polimerização;
• 2 Sondas nas testas da bobinagem, instaladas 180º geométricos.
A sonda PT100 para medição da temperatura ambiente foi instalada junto a uma das paredes da estufa, como se verifica na Figura A.1.
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são dos fios condutores. Como cada sonda possui 3 condutores (1 negativo, e 2 positivos), fo- ram utilizados os 2 condutores para a ligação ao multímetro para a medição, existindo redun- dância. Caso exista algum problema com algum deles, o outro funcionará em substituição.
Figura A.2 - Esquema de ligação das sondas PT100 ao multímetro.
Considerando então os dois terminais positivos das sondas ligados, o esquema da Figura A.2 ilustra as ligações efetuadas, em que existem 5 interruptores de pressão normalmente aber- tos que, ao acionar cada um, permite a leitura da resistência da sonda pretendida. Foi um sistema implementado de raiz, pois até à data não havia forma de realizar este ensaio e desta forma simples foi possível medir as 5 sondas em simultâneo. Apesar de o registo do valor ser manual, o processo de medição é muito prático e não exige troca de cabos para a sonda a medir.
Na Figura A.3 estão apresentados os interruptores de pressão que permitem a leitura individual não simultânea das sondas PT100. As entradas são as sondas e as saídas dos inter- ruptores estão todas com um shunt de modo a permitir a leitura no multímetro, sem ter que ocorrer uma troca de cabos para cada leitura, o que facilita o processo de registo de valores manualmente.
As sondas colocadas na ranhura foram fechadas com massa-ferro, como se apresenta na Figura A.4, de modo a ficarem fixas e para que a temperatura lida na ranhura fosse o mais real possível.
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se todas estão a ser lidas corretamente, bem como registar os valores individuais iniciais de cada uma, antes do estator entrar na estufa. Na Figura A.5 está apresentado o estator com as sondas já instaladas e ligadas ao multímetro para medição do valor da resistência durante o processo de polimerização na estufa.
mesma para se dar início ao ensaio. O objetivo do ensaio é atingir 150ºC no fundo da ranhura, pois estima-se que este seja o ponto mais frio durante o processo, o que se verificará mais à frente com os valores práticos medidos. O fabricante VonRoll informa que, para a correta po- limerização do estator, este deve permanecer a 150ºC durante 2 horas.
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Figura A.6 - Curvas de temperatura no ensaio térmico ao estator 400 na estufa de polimerização 4.
Na Figura A.6 encontram-se as curvas de temperatura obtidas a partir do ensaio térmico