• Nenhum resultado encontrado

ABNT NBR 5383-1 2002

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "ABNT NBR 5383-1 2002"

Copied!
62
0
0

Texto

(1)

FEV 2002

NBR 5383-1

Máquinas elétricas girantes

Parte 1: Motores de indução trifásicos

- Ensaios

Origem: Projeto NBR 5383-1:2000

ABNT/CB-03 - Comitê Brasileiro de Eletricidade

CE-03:002.01 - Comissão de Estudo de Motores de Indução

NBR 5383-1 - Rotating electrical machines - Part 1: Polyphase induction motors

- Tests

Esta Norma foi baseada nas IEC 60050-411:1996, IEEE 043:1974,

IEEE 112:1991, IEEE 118:1978 e CSA-C390-M:1985

Descriptor: Motor

Esta Norma substitui a NBR 5383:1982

Válida a partir de 01.04.2002

Palavra-chave: Motor

62 páginas

Sumário Prefácio 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Definições

4

Generalidades 5 Medidas

6 Medição da resistência de isolamento 7 Medição da resistência do enrolamento 8 Determinação do escorregamento 9 Ensaio em vazio

10 Ensaios com rotor bloqueado 11 Medição da tensão rotórica 12 Ensaio de partida

13 Ensaio térmico 14 Tipos de perdas

15 Determinação do rendimento 16 Determinação do fator de potência 17 Ensaio dielétrico

18 Determinação do conjugado máximo 19 Ensaio de sobrevelocidade

20 Ensaio de nível de ruído

21

Ensaio de tensão no eixo e medição da resistência de isolamento do mancal

22 Ensaio de vibração

23 Medição da tangente do ângulo de perdas 24 Formulários para determinação do rendimento ANEXOS

A Formulário sugerido para reportar ensaios de rotina B Formulário sugerido para reportar ensaios de tipo C Análise de regressão linear

D Interpolação por polinômio cúbico - Método spline Prefácio

A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).

© ABNT 2002

Todos os direitos reservados

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(2)

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre os associados da ABNT e demais interessados.

Esta Norma, foi elaborada pela CE-03:002.01 - Comissão de Estudo de Motores de Indução, do ABNT/CB-03 - Comitê Brasileiro de Eletricidade - e constitui uma revisão da NBR 5383:1982 - Máquinas elétricas girantes - Máquinas de indução - Determinação das características - Método de ensaio, a qual foi dividida em duas partes, visando uma maior agilização na sua aplicação.

A NBR 5383 consiste das seguintes partes, sob o título geral de “Máquinas elétricas girantes”: - Parte 1: Motores de indução trifásicos - Ensaios;

- Parte 2: Motores de indução monofásicos - Ensaios. As partes 1 e 2 da NBR 5383 substituem a NBR 5383:1982. Esta Norma contém os anexos A a D, de caráter informativo.

1 Objetivo

1.1 Esta Norma prescreve os ensaios aplicáveis para a determinação das características de desempenho de motores de

indução trifásicos e verificação de sua conformidade com a NBR 7094.

1.2 Ensaios adicionais não prescritos nesta Norma podem ser realizados mediante acordo entre as partes para atender a

necessidades específicas de aplicação ou pesquisa.

1.3 Esta Norma não se aplica a motores de indução para veículos de tração. 2 Referências normativas

As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.

NBR 5117:1984 - Máquinas síncronas - Especificação

NBR 5457:1980 - Eletrotécnica e eletrônica - Máquinas girantes - Terminologia NBR 7094:2000 - Máquinas elétricas girantes - Motores de indução - Especificação NBR 7565:1982 - Máquinas elétricas girantes - Limites de ruído - Especificação

NBR 7566:1982 Máquinas elétricas girantes - Nível do ruído transmitido através do ar - Método de medição num campo livre sobre um plano refletor - Método de Ensaio

NBR 11390:1990 - Máquinas elétricas girantes - Medição, avaliação e limites da severidade de vibração mecânica de máquinas de altura de eixo igual ou superior a 56 mm - Especificação

IEEE 043:1974 - IEEE Recommended practice for testing insulation resistance of rotating machinery IEEE 112:1991 - IEEE Standard test procedure for polyphase induction motors and generators IEEE 118:1978 - IEEE Standard test code for resistance measurements

IEC 60050 (411):1996 - International electrotechinical vocabulary - Part 411: Rotating machines

3 Definições

Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições das NBR 5457 e NBR 7094 e as seguintes: NOTAS

1 Os números entre parênteses correspondem aos termos da publicação IEC 60050 (411), os quais foram baseados. 2 Para esta Norma, o termo "acordo" significa acordo entre o fabricante e o comprador.

3 O termo partida significa todo período desde a energização até o funcionamento em carga.

3.1 medição da resistência de isolamento (411-53-48): Ensaio realizado para medir a resistência de isolamento, sob

condições especificadas.

3.2 medição da resistência do enrolamento (411-53-37): Ensaio realizado para medir a resistência de um enrolamento,

utilizando corrente contínua.

3.3 ensaio dielétrico (411-53-49): Ensaio realizado mediante a aplicação de uma tensão elevada a uma isolação para

verificar se a sua rigidez dielétrica é adequada.

3.4 ensaio em vazio (411-53-21): Ensaio no qual o motor de indução funciona sem fornecer potência mecânica útil na sua

ponta de eixo.

(3)

3.5 ensaio com rotor bloqueado (411-53-32): Ensaio realizado em um motor de indução energizado cujo rotor é mantido

imobilizado, para determinar o seu conjugado e corrente com rotor bloqueado.

3.6 medição da tensão rotórica (Somente para motores de indução com rotor bobinado): Medição das tensões entre

todos os terminais do rotor com o rotor bloqueado e seu enrolamento em circuito aberto, aplicando-se ao estator tensão nominal.

3.7 ensaio de partida (411-53-33): Ensaio realizado em um motor de indução enquanto está acelerando a partir do

repouso até a velocidade de regime, para determinar o seu conjugado de partida.

3.8 ensaio de elevação de temperatura (411-53-28): Ensaio realizado para determinar a elevação de temperatura de uma

ou mais partes de um motor de indução sob condições de funcionamento especificadas.

3.9 perdas totais (411-53-09): Diferença em um dado instante entre a potência ativa total de entrada e a potência ativa

total de saída.

3.10 perdas I2R no estator: Perdas no enrolamento do estator, R variando com a temperatura.

3.11 perdas I2R no rotor: Perdas no enrolamento do rotor, R variando com a temperatura, incluindo as perdas por contato

com as escovas para motores com rotor bobinado.

3.12 perdas no núcleo: Soma das perdas por histerese e das perdas causadas por correntes parasitas no ferro.

(São determinadas através do ensaio em vazio).

3.13 perdas por atrito e ventilação: Perdas mecânicas, devidas ao atrito dos mancais e à ventilação, são determinadas

através do ensaio em vazio.

3.14 perdas suplementares: Perdas adicionais no ferro e em outras partes metálicas (exceto os condutores) introduzidas

pela carga e perdas nos condutores do enrolamento do estator e do rotor causadas por correntes parasitas dependentes da pulsação do fluxo. Na medição indireta estas perdas são consideradas proporcionais ao quadrado do conjugado.

3.15 rendimento (411-53-08): Razão entre a potência de saída e a potência ativa de entrada, expressa em percentagem

ou fração decimal.

NOTA - Alternativamente podem ser utilizadas as razões:

a) potência de entrada menos as perdas totais e a potência de entrada; b) potência de saída e a potência de saída mais as perdas totais.

3.16 ensaio ao freio (411-53-14): Ensaio no qual a potência mecânica de saída de um motor de indução é determinada

pela medição do conjugado no eixo, por meio de um freio ou dinamômetro, junto com a medição da velocidade de rotação.

3.17 ensaio dinamométrico (411-53-15): Ensaio ao freio no qual é utilizado um dinamômetro elétrico.

3.18 ensaio com máquina auxiliar calibrada (411-53-17): Ensaio no qual a potência mecânica de entrada ou de saída de

um motor de indução é calculada através da potência elétrica de saída ou de entrada de uma máquina auxiliar calibrada, acoplada mecanicamente ao motor de indução sob ensaio.

3.19 ensaio em oposição mecânica (411-53-18): Ensaio no qual duas máquinas idênticas são acopladas mecanicamente

entre si, sendo as perdas totais de ambas as máquinas calculadas a partir da diferença entre a potência elétrica de entrada de uma das máquinas e a potência elétrica de saída da outra máquina.

3.20 ensaio em oposição elétrica (411-53-19): Ensaio no qual duas máquinas idênticas são acopladas mecanicamente

entre si e ligadas eletricamente à mesma fonte de alimentação, considerando-se as perdas totais de ambas as máquinas como a potência de entrada solicitada da fonte de alimentação.

3.21 fator de potência: Razão entre a potência ativa e a potência aparente, expressa em percentagem ou fração decimal. 3.22 escorregamento: Diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real de um motor, expressa em percentagem

ou fração decimal da velocidade síncrona.

3.23 ensaio de conjugado máximo: Ensaio realizado para determinar as condições em que um motor de indução

desenvolve o seu conjugado máximo, quando estiver funcionando sob tensão e freqüência especificadas.

3.24 ensaio de sobrevelocidade (411-53-39): Ensaio realizado no rotor de um motor de indução para demonstrar que ele

satisfaz os requisitos de sobrevelocidade especificados.

3.25 ensaio de nível de ruído (411-53-42): Ensaio realizado para determinar o nível de ruído acústico produzido por um

motor de indução sob condições especificadas de funcionamento e de medição.

3.26 ensaio de tensão no eixo (411-53-43): Ensaio realizado em um motor de indução energizado para detectar a tensão

induzida suscetível de produzir correntes no eixo da máquina.

3.27 ensaio de vibração (411-53-41): Ensaio realizado em um motor de indução para medir a vibração de qualquer uma

de suas partes, sob condições especificadas.

3.28 medição da tangente do ângulo de perdas (411-53-51): Medição das perdas dielétricas da isolação sob valores

especificados de temperatura, freqüência e tensão ou solicitação dielétrica, sendo essas perdas expressas pela tangente do complemento do ângulo tensão-corrente.

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(4)

4 Generalidades

4.1 Os ensaios devem ser realizados em motores em perfeito estado de conservação, com todas as tampas montadas

como para funcionamento normal. Todos os dispositivos para ajuste automático da tensão que não constituem parte integrante do motor devem ser postos fora de operação, salvo acordo diferente.

4.2 Os motores de indução trifásicos são normalmente submetidos aos ensaios de rotina relacionados na seção Inspeção

da NBR 7094. Mediante acordo prévio, esses motores podem ser submetidos a ensaios adicionais, classificados como de tipo ou especiais, também indicados na NBR 7094. Formulários sugeridos para reportar esses ensaios são apresentados nos anexos A e B desta Norma. Para a realização de alguns desses ensaios são descritos métodos alternativos conforme os diferentes tamanhos e tipos de motores e diferentes condições, sendo indicado o método preferencial. Caso o ensaio escolhido pelo comprador não seja realizado pelo método preferencial, isto deve constar na sua especificação.

4.3 Ensaios com carga são realizados para determinação do rendimento, fator de potência, velocidade, corrente e elevação

de temperatura. Isto, também, pode ocorrer com alguns ensaios especiais. Para todos os ensaios com carga, o motor deve ser alinhado adequadamente e fixado firmemente. Para leituras a serem utilizadas nas determinações de desempenho, a elevação de temperatura do motor deve estar entre 50% e 100% da elevação de temperatura nominal. O procedimento habitual do ensaio em carga é efetuar as leituras em ordem decrescente do valor de carga.

4.4 Ensaios com rotor bloqueado, com alimentação trifásica, envolvem esforços mecânicos e taxas de aquecimento

elevados. Por isto é necessário que:

a) o meio mecânico de bloqueio do rotor tenha rigidez adequada para evitar possível injúria ao pessoal ou dano ao equipamento;

b) o sentido de rotação seja estabelecido antes do ensaio;

c) o motor esteja aproximadamente à temperatura ambiente antes do início do ensaio.

As leituras de conjugado e corrente devem ser feitas tão rapidamente quanto possível e, para obter valores represen-tativos, a temperatura do motor não deve ultrapassar o limite de elevação de temperatura nominal acrescido de 40 C. As leituras para qualquer ponto devem ser feitas dentro de 5 s após a tensão ser aplicada.

4.5 Desde que o desempenho de um motor de indução dependa não somente dos valores de tensão e freqüência, mas

também da forma de onda e do equilíbrio em valor e em ângulo de fase das tensões, dados corretos podem ser obtidos somente por medição cuidadosa e utilização de uma fonte de alimentação adequada.

Precauções: Muitos dos ensaios citados nesta Norma sujeitam o motor a esforços térmicos e/ou mecânicos além dos limites em funcionamento normal. Para diminuir o risco de danos ao motor recomenda-se que todos os ensaios sejam realizados sob a supervisão do fabricante ou de acordo com suas recomendações.

5 Medidas

5.1 Medidas elétricas

5.1.1 Todas as medidas de tensão e corrente são valores eficazes (valores médios quadráticos), salvo indicação diferente. 5.1.2 A fonte de alimentação deve suprir tensões de linha praticamente equilibradas com forma de onda aproximadamente

senoidal, e apresentar um fator de harmônicos de tensão (FHV) igual ou inferior a 0,02, exceto para motores da cate- goria N, que devem apresentar um FHV igual ou inferior a 0,03. Para mais informações sobre a fonte de alimentação do motor, ver NBR 7094.

5.1.3 A freqüência deve ser mantida dentro de ! 0,5% do valor especificado para o ensaio, salvo indicação diferente.

Qualquer desvio do valor especificado de freqüência afeta diretamente a determinação do rendimento obtida pelos métodos 1 e 2 (ver 15.2). Quando estes métodos são utilizados, a freqüência média deve permanecer entre ! 0,10% da freqüência especificada.

5.1.4 Variações rápidas na freqüência não podem ser toleradas durante os ensaios, pois tais variações afetam, além do

motor sob ensaio, os dispositivos para medição da potência de saída. Variações na freqüência durante os ensaios não devem exceder 0,33% da freqüência média.

5.1.5 Instrumentação de medição de alta exatidão e equipamentos acessórios calibrados devem ser utilizados. Os

instru-mentos indicadores podem ser analógicos ou digitais. Fatores que afetam a exatidão, particularmente dos instruinstru-mentos analógicos não eletrônicos, são:

a) carregamento da fonte de sinal; b) calibração dos terminais;

c) escalas, condições e calibração do instrumentos.

(5)

5.1.6 Já que a exatidão do instrumento é geralmente expressa como uma percentagem do fundo de escala, a escala do

instrumento deve ser tão baixa quanto possível. Os instrumentos indicadores devem ter sido calibrados dentro dos últimos 12 meses, apresentando limites de erro não superiores a ! 0,5% do fundo de escala (classe de exatidão 0,5 ou melhor) para os ensaios em geral, e não superiores a ! 0,2% do fundo de escala para o método 2 de determinação do rendimento (ver 15.2), para manter a exatidão e repetibilidade dos resultados deste método. Quando diversos instrumentos estão conectados em um circuito simultaneamente, correções adicionais das leituras dos instrumentos podem ser necessárias. Instrumentos digitais com exatidão equivalente podem ser utilizados nos ensaios.

5.1.7 Instrumentos eletrônicos são geralmente mais versáteis e têm maior impedância de entrada do que instrumentos

passivos (não eletrônicos). Maior impedância de entrada reduz a necessidade de se fazerem correções devido à corrente drenada pelo instrumento. Contudo, instrumentos com alta impedância de entrada são mais suscetíveis a ruído. Fontes comuns de ruídos são: acoplamento indutivo ou eletrostático entre o instrumento e o sistema de alimentação, acoplamento da impedância comum ou os retornos pela terra, rejeição do modo comum inadequada e interferência conduzida pelo sistema de alimentação. A boa prática requer o uso de cabos de sinais trançados aos pares, aterrando a blindagem em um único ponto, e mantendo os cabos de sinais tão longe quanto possível dos cabos de potência. Todas as partes metálicas expostas dos instrumentos devem ser aterradas por segurança.

5.1.8 Os requisitos para calibração destes instrumentos são similares àqueles para não eletrônicos. Quando sistemas de

aquisição de dados automáticos ou gravadores de alta velocidade estiverem disponíveis, eles podem ser utilizados. Maiores informações sobre a utilização destes instrumentos encontram-se na IEEE 112.

5.1.9 Quando transformadores de corrente e/ou de potencial forem utilizados, devem ser feitas correções, se necessário,

nas medidas de tensão e corrente para erros de relação de transformação e nas medidas de potência para erros de relação de transformação e de ângulo de fase. Os erros dos transformadores utilizados não devem ser superiores a 0,5% (classe de exatidão 0,5 ou melhor) para ensaios em geral ou não superiores a ! 0,3% para o método 2 de determinação do rendimento (ver 15.2), para manter a exatidão e repetibilidade dos resultados deste método. Quando os transformadores para instrumentos e instrumentos para medição de tensão, corrente ou potência são calibrados como um sistema, os erros do sistema não devem ser superiores a ! 0,2% do fundo de escala, o que é requerido para o método 2 de determinação do rendimento (ver 15.2).

5.1.10 As tensões de linha devem ser medidas nos terminais do motor. Se as condições locais não permitirem tais

conexões, o erro introduzido deve ser avaliado e as leituras devem ser corrigidas. Os ensaios devem ser realizados somente quando o desequilíbrio de tensão em relação à nominal não exceder 0,5%. O desequilíbrio de tensão percentual é igual a 100 vezes o desvio máximo da tensão em relação à tensão média dividido pela tensão média.

Exemplo: Caso as tensões sejam 226 V, 215 V e 210 V, a tensão média é 217 V e o máximo desvio em relação à média é de 9 V e o desequilíbrio é igual a: 4,15% 217 9 x 100 "

5.1.11 As correntes de linha para cada fase do motor devem ser medidas e o valor da média aritmética deve ser utilizado

no cálculo do desempenho do motor a partir dos ensaios.

5.1.12 A potência de entrada para um motor trifásico pode ser medida por dois wattímetros monofásicos conectados como

no método dos dois wattímetros ou por um wattímetro polifásico, ou pelo método de três wattímetros monofásicos. Medições de potência devem ser corrigidas para possíveis perdas na medição, caso estas sejam significativas.

5.2 Medidas de resistência

5.2.1 Para obter medidas de resistência em c.c. do estator (e do rotor no caso de motores de rotor bobinado), os métodos

mais utilizados constam na seção 7. Essas resistências devem ser corrigidas para uma temperatura ambiente de 25 C.

5.2.2 Para corrigir a resistência de um enrolamento, Rt, determinada por ensaio à temperatura do enrolamento, tt, para uma

temperatura especificada ts, deve ser utilizada a seguinte equação:

) ( ) ( k t k t R R t s t s # # " onde:

Rs é a resistência do enrolamento, corrigida para uma temperatura especificada, ts, em ohms;

ts é a temperatura especificada para correção da resistência, em graus Celsius;

Rt é a resistência do enrolamento obtida no ensaio, à temperatura tt, em ohms;

tt é a temperatura do enrolamento por ocasião da medição da resistência, em graus Celsius;

k igual 234,5 para cobre eletrolítico com 100% de condutividade ou 225 para alumínio com condutividade em volume

de 62%.

NOTA - Para outros materiais do enrolamento, um valor adequado de k (temperatura para resistência zero) deve ser utilizado.

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(6)

5.3 Medidas mecânicas 5.3.1 Potência mecânica

As medidas de potência mecânica devem ser tomadas com o máximo de cuidado e exatidão. Se um freio mecânico, precisar ser utilizado, a tara, se presente, deve ser cuidadosamente determinada e compensada. Se as leituras do dina-mômetro são utilizadas, perdas por atrito de rolamentos e mancais devem ser compensadas. Dinadina-mômetros dimensionados adequadamente devem ser utilizados, de tal maneira que as perdas do acoplamento e por atrito e ventilação do dinamômetro elétrico1), medidas à velocidade nominal do motor sob ensaio, não sejam maiores do que 15% da potência de saída nominal desse motor; eles devem ser sensíveis a variações de 0,25% do conjugado nominal.

Quando requerido pelo Método 2 de determinação do rendimento (ver 15.2) para manter a exatidão e repetibilidade dos resultados do ensaio, os erros de instrumentação usada para a medição do conjugado não devem ser maiores que ! 0,2% do fundo de escala.

Quando um dinamômetro é utilizado, a potência no eixo do dinamômetro, em watts, é obtida pela seguinte equação:

k n T T " $ $ " (W) Potência onde: T é o conjugado em newtons-metros;

n é a velocidade, em rotações por minuto;

k igual a 9,549;

é a velocidade angular, em radianos por segundos.

5.3.1.1 Estabilização de perda no mancal

Alguns motores podem apresentar uma variação na perda por atrito até que os mancais atinjam uma condição de operação estabilizada. No caso de mancais de rolamento lubrificados a graxa, a estabilização não ocorre enquanto houver excesso de graxa presente no caminho das partes móveis. Isto pode necessitar um número de horas de funcionamento para estabilizar completamente a potência absorvida em vazio. A estabilização pode ser considerada alcançada quando a potência absorvida em vazio (ou acoplado a um dinamômetro desenergizado) não variar mais do que 3% entre duas leituras sucessivas à mesma tensão, em intervalos de 30 min.

5.3.2 Escorregamento

Para determinação do escorregamento, ver seção 8.

6 Medição da resistência de isolamento 6.1 Generalidades

6.1.1 Esta Norma estabelece o procedimento recomendado para a medição da resistência de isolamento dos enrolamentos

de motores de indução de 0,75 kW ou acima, não sendo aplicável a motores fracionários. Ela também descreve as características da resistência de isolamento, a maneira pela qual essas características podem servir para indicar o estado do enrolamento e indica os valores mínimos recomendados para a resistência de isolamento e para o índice de polarização.

6.1.2 O valor da resistência de isolamento é útil para indicar se o motor está em estado adequado para ser submetido a

ensaios dielétricos ou para ser colocado em funcionamento ou para fins de manutenção.

6.1.3 Todos os acessórios, tais como capacitores e pára-raios contra surtos, transformadores de corrente etc., que

possuem lides conectados aos terminais do motor, devem ser desconectados durante a medição da resistência de iso-lamento, sendo tais lides conectados juntos à carcaça ou ao núcleo. Ver 6.5.4.

6.2 Resistência de isolamento: teoria geral, utilização e limitações

6.2.1 Resistência de isolamento é o termo geralmente utilizado para definir o quociente da tensão contínua aplicada pela

corrente em função do tempo medido a partir da aplicação da tensão; assim será encontrada referência à resistência de isolamento para 1 min ou 10 min.

6.2.1.1 A corrente que resulta da tensão contínua aplicada consiste em duas partes: uma sobre a superfície da isolação e

outra no interior da isolação. Esta última pode ser subdividida como segue:

a) A corrente de carga capacitiva, de valor relativamente elevado e curta duração, que geralmente desaparece durante o tempo em que os primeiros dados são tomados e que não afeta as medições.

________________

1) Um dinamômetro elétrico é definido como um dispositivo para aplicação de conjugado à parte girante do motor sob ensaio. É equipado

com dispositivos para indicar o conjugado e a velocidade, e não é limitado a uma construção com base basculante. Um transdutor de conjugado no eixo pode ser usado para fornecer uma medida direta do conjugado do eixo do motor ensaiado.

(7)

b) A corrente de absorção que diminui a uma taxa decrescente desde o valor inicial relativamente elevado a quase zero. A relação resistência X tempo é uma função exponencial que pode ser colocada num gráfico log-log como uma linha reta. Geralmente a resistência medida nos primeiros minutos do ensaio é determinada principalmente pela corrente de absorção.

c) A corrente de condução acrescida da corrente de fuga na superfície é praticamente constante. Estas correntes predominam após a corrente de absorção tornar-se insignificante.

6.2.1.2 Após a remoção da tensão contínua aplicada e a utilização de um circuito de descarga adequado, haverá,

eviden-temente, uma descarga composta de duas partes:

a) a corrente de descarga capacitiva que diminui quase instantaneamente, dependendo da resistência de descarga; b) a corrente de descarga da absorção que diminui de um valor inicial elevado para quase zero como acontece com a corrente de absorção em 6.2.1.1-b.

6.2.2 A resistência de isolamento de um enrolamento de motor de indução é função do tipo e da montagem do material

isolante. Em geral, ela varia diretamente com a espessura da isolação e inversamente com a área da superfície condutora. Para obter medições significativas da resistência de isolamento em motores resfriados a água, esta deve ser removida e o circuito interno secado completamente.

6.2.3 As medições da resistência de isolamento são afetadas por vários fatores apresentados em 6.3.

a) estado da superfície; b) umidade;

c) temperatura;

d) magnitude da tensão contínua de ensaio;

e) duração da aplicação da tensão contínua de ensaio; f) carga residual no enrolamento.

6.2.4 As leituras da resistência de isolamento são geralmente feitas após a aplicação da tensão contínua por 1 min e, se as

instalações permitirem, após 10 min, a fim de fornecer dados para obtenção do índice de polarização.

6.2.5 O índice de polarização (razão entre a resistência de isolamento de 10 min e a de 1 min) está descrito em 6.3.5.2. 6.2.6 A interpretação das medições da resistência de isolamento dos enrolamentos de um motor e do índice de polarização

calculado consta em 6.7.

6.3 Fatores que afetam a resistência de isolamento 6.3.1 Estado da superfície

6.3.1.1 Materiais estranhos, tal como pó de carvão depositado na superfície da isolação, podem reduzir a resistência de

isolamento.

6.3.1.2 Pó na superfície da isolação, que geralmente não é condutor quando seco, pode, quando exposto à umidade,

tornar-se parcialmente condutor e reduzir a resistência de isolamento.

6.3.1.3 Se a resistência de isolamento for reduzida devido à contaminação ou à umidade superficial excessiva, ela pode,

geralmente retornar ao seu valor adequado através de limpeza e secagem para remover a umidade.

6.3.2 Umidade

6.3.2.1 Independentemente da limpeza da superfície do enrolamento, se a temperatura do enrolamento estiver no ponto de

orvalho do ar ambiente ou abaixo, uma película úmida se formará na superfície da isolação, que pode reduzir a resistência de isolamento. Este efeito é mais pronunciado se a superfície estiver contaminada. É importante efetuar as medições da resistência de isolamento quando a temperatura do enrolamento estiver acima do ponto de orvalho.

6.3.2.2 Muitos tipos de isolação do enrolamento são higroscópicos e a umidade pode ser sugada do ar ambiente para o

corpo da isolação. A umidade absorvida terá um grande efeito sobre a resistência de isolamento. Motores em serviço estão geralmente a uma temperatura elevada, o suficiente para manter a isolação seca. Motores fora de serviço podem ser aquecidos para manter a temperatura do enrolamento acima do ponto de orvalho.

6.3.2.3 Quando ensaios estão para ser feitos num motor que tenha estado em serviço, eles devem ser realizados antes da

temperatura do enrolamento do motor diminuir até a temperatura do ambiente. A oportunidade pode ser aproveitada para realizar ensaios a várias temperaturas, a fim de estabelecer o coeficiente de temperatura aplicável (ver 6.3.3.4).

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(8)

6.3.3 Temperatura

6.3.3.1 A resistência de isolamento da maioria dos materiais varia inversamente com a temperatura.

6.3.3.2 Para minimizar o efeito da temperatura quando comparar medidas de resistência de isolamento ou quando aplicar o

valor mínimo recomendado da resistência de isolamento dado pela equação de 6.8.2, é importante que a medida seja corrigida para a temperatura de 40 C. A correção pode ser feita utilizando-se a equação:

R40C = Kt40Cx Rt

onde:

R40C é a resistência de isolamento corrigida para 40 C, em megohms;

Rt é a resistência de isolamento medida à temperatura t, em megohms;

Kt40C é o fator de correção da resistência de isolamento da temperatura t para 40 C (ver figura 1).

6.3.3.3 A resistência de isolamento corrigida para 40 C pode ser feita efetuando medições a várias temperaturas, todas

acima do ponto de orvalho e colocando-as num gráfico. Quando uma escala logarítmica for utilizada para a resistência de isolamento e uma escala linear para a temperatura, os valores obtidos no ensaio devem ficar aproximadamente numa linha reta que indicará o valor a 40 C. Para qualquer temperatura, Kt40C pode ser determinado a partir desse gráfico.

6.3.3.4 Um valor aproximado para o fator de correção Kt40C pode ser obtido, utilizando-se a figura 1, que é baseada em

dobrar a resistência de isolamento para cada 10 C de redução na temperatura (acima do ponto de orvalho), a qual tem sido considerada típica para alguns enrolamento novos.

6.3.3.5 Quando o índice de polarização for utilizado para determinar o estado da isolação, não é necessário fazer a

correção da temperatura para 40 C.

6.3.3.6 O efeito da temperatura sobre o índice de polarização é geralmente pequeno se a temperatura do motor não mudar

apreciavelmente entre as leituras de 1 min e 10 min; mas, quando a temperatura é elevada, as características de tem-peratura do sistema de isolação podem indicar um índice de polarização reduzido e neste caso recomenda-se a medição abaixo de 40 C para verificar o estado real da isolação.

Figura 1 - Variação aproximada da resistência de isolamento com a temperatura para máquinas elétricas girantes

6.3.4 Magnitude da tensão contínua de ensaio

6.3.4.1 A medição da resistência de isolamento constitui um ensaio de tensão suportável e deve ficar restrita a um valor

apropriado da tensão nominal do enrolamento e à condição básica da isolação. Isto é particularmente importante no caso de motores pequenos de baixa tensão, ou motores com excesso de umidade. Se a tensão de ensaio for demasiadamente elevada, ela pode deteriorar ou danificar a isolação.

(9)

6.3.4.2 As medições de resistência de isolamento são geralmente feitas com tensões contínuas de 500 V a 5 000 V.

O valor da resistência de isolamento pode diminuir algo com um aumento na tensão aplicada; entretanto, para a isolação em bom estado e totalmente seca, de modo geral a mesma resistência de isolamento será obtida para qualquer tensão de ensaio até o valor de pico da tensão suportável nominal.

6.3.4.3 Se a resistência de isolamento diminuir significativamente com um aumento na tensão aplicada, isto pode ser uma

indicação de imperfeições ou rachaduras na isolação agravadas pela presença de sujeira ou umidade, ou pode ser devido somente aos efeitos de sujeira e umidade, ou pode resultar de outro fenômeno de deterioração. A mudança na resistência é mais acentuada em tensões consideravelmente acima da tensão de funcionamento.

6.3.5 Duração da aplicação da tensão contínua de ensaio: índice de polarização

6.3.5.1 A resistência de isolamento de um enrolamento medida aumenta normalmente com a duração de aplicação da

tensão contínua de ensaio (ver figura 2). O aumento geralmente é rápido no início da aplicação da tensão e as leituras gradualmente se aproximam de um valor praticamente constante na medida que o tempo decorre. A resistência de isolamento medida de um enrolamento seco em bom estado pode continuar aumentando durante horas com a mesma tensão de ensaio continuamente aplicada; entretanto, um valor praticamente constante é geralmente alcançado em 10 min a 15 min. Se o enrolamento estiver úmido ou sujo, este valor é geralmente alcançado em 1 min ou 2 min após a tensão de ensaio ser aplicada. A inclinação da curva é uma indicação do estado da isolação.

6.3.5.1.1 A mudança na resistência de isolamento com a duração da aplicação da tensão de ensaio pode ser útil na

interpretação da limpeza e secagem de um enrolamento. Se as instalações permitirem, a tensão de ensaio pode ser aplicada durante 10 min ou mais para desenvolver a característica de absorção dielétrica. Esta característica pode ser utilizada para detectar umidade ou sujeira nos enrolamentos.

6.3.5.2 O índice de polarização é a razão entre o valor da resistência de isolamento para 10 min e o valor da resistência

para 1 min. Esse índice é indicativo da inclinação da curva característica (ver 6.3.5.1.1 e figuras 2 e 3). O índice de polarização pode ser útil na avaliação do enrolamento para a secagem e para os ensaios dielétricos. As medições para determinação do índice de polarização devem ser feitas imediatamente antes do ensaio dielétrico (ver 6.7 e 6.8).

6.3.5.3 A resistência de isolamento para 1 min é útil para avaliar o estado da isolação quando comparações são feitas

com dados anteriores e posteriores, obtidos de modo semelhante.

Figura 2 - Variação típica da resistência de isolamento com o tempo, para enrolamentos classe B

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(10)

Figura 3 - Mudança na resistência de isolamento para 1 min e 10 min durante o processo de secagem de um enrolamento classe B - Temperatura inicial do enrolamento 25ºC e temperatura final do enrolamento 75ºC

6.3.6 Carga residual no enrolamento

6.3.6.1 As medições da resistência de isolamento estarão erradas se existirem cargas residuais na isolação. Por isto, antes

de medir a resistência de isolamento ou o índice de polarização, os enrolamentos devem ser completamente descarregados para a carcaça da máquina aterrada. Se existir qualquer dúvida quanto à suficiência da descarga, a corrente de descarga deve ser medida. Isto mostrará uma deflexão reversa do aparelho de medição da resistência de isolamento após as conexões serem feitas, mas antes da tensão ser aplicada. Tal deflexão deve ser desprezível comparada com a corrente de ensaio esperada.

6.3.6.2 Após a aplicação de uma tensão contínua elevada, o aterramento de enrolamentos é importante para segurança,

bem como para precisão de ensaios subseqüentes. O tempo de aterramento deve ser no mínimo quatro vezes o tempo de carga.

6.4 Condições para medição da resistência de isolamento

6.4.1 A superfície da isolação deve estar limpa e seca, se a medição for para fornecer informação sobre o estado no interior

da isolação e não do estado na superfície. A limpeza da superfície é de grande importância quando os ensaios são feitos com tempo úmido.

6.4.2 A temperatura do enrolamento deve estar poucos graus acima do ponto de orvalho para evitar a condensação de

umidade sobre a isolação do enrolamento. É, também, importante que para a comparação de resistências de isolamento de enrolamentos de motores seja utilizada a base de 40 C (para converter valores de resistência de isolamento para esta temperatura, ver 6.3.3 e figura 1).

6.4.3 Não é necessário que o motor esteja parado quando são feitas as medições de resistência de isolamento.

6.4.3.1 Freqüentemente é desejável fazer medições da resistência de isolamento quando o enrolamento girante está sujeito

a forças centrífugas semelhantes àquelas que ocorrem em funcionamento.

6.4.3.2 Em certos casos é prático fazer medições periódicas da resistência de isolamento, enquanto os motores estão

girando no processo de secagem dos enrolamentos em curto-circuito.

6.4.3.3 Quando os motores não estiverem parados durante a medição da resistência de isolamento, devem ser tomadas

precauções para evitar danos ao equipamento ou ao pessoal.

6.4.3.4 Os registros de ensaio de um dado motor devem indicar quaisquer condições especiais de ensaio. 6.5 Conexões do enrolamento para medições de resistência de isolamento

6.5.1 Quando possível, recomenda-se que cada fase seja isolada e ensaiada em separado.

6.5.2 A extremidade do neutro de cada fase do enrolamento deve ser desligada quando isso for prático. Ensaiando cada

fase individualmente, permite-se uma comparação entre as fases, o que é útil na avaliação do estado atual e futuro do enrolamento.

(11)

6.5.3 Os ensaios podem ser feitos no enrolamento completo de uma só vez, sob certas condições, tais como quando o

tempo é limitado; entretanto, este procedimento não é o preferido. Uma objeção em ensaiar simultaneamente todas as fases é que somente a isolação para a terra é ensaiada e nenhum ensaio é feito na isolação fase para fase. A isolação fase para fase é ensaiada quando uma fase é ensaiada por vez com as outras fases aterradas.

6.5.4 Os terminais de conexão, os porta-escovas (motores de rotor bobinado), os cabos, as chaves, os capacitores, os

pára-raios e outros equipamentos externos podem influenciar de modo marcante as leituras no ensaio de resistência de isolamento do enrolamento de um motor. Por isso, é desejável medir a resistência de isolamento de um enrolamento, excluindo o equipamento externo do motor.

6.6 Métodos de medição da resistência de isolamento e precauções

6.6.1 A medição direta da resistência de isolamento pode ser feita com os seguintes instrumentos:

a) um ohmímetro de indicação direta, com gerador incluído acionado manualmente ou motorizado; b) um ohmímetro de indicação direta com bateria incluída;

c) um ohmímetro de indicação direta com retificador incorporado utilizando uma fonte externa de corrente alternada; d) uma ponte de resistências com galvanômetro e baterias incluídos.

6.6.2 A resistência de isolamento pode ser calculada a partir das leituras de um voltímetro e um microamperímetro,

utilizando uma fonte externa de corrente contínua.

6.6.2.1 O método voltímetro-amperímetro é um método simples para a determinação da resistência de isolamento através

da medição da tensão contínua aplicada através da isolação e da corrente por ela circulando. Uma fonte de tensão contínua é requerida e o voltímetro deve ser escolhido para comportar as tensões máxima e mínima que podem ser utilizadas. O amperímetro é geralmente um microamperímetro de escala múltipla escolhido para medir a faixa total das correntes de fuga que podem ser encontradas com as tensões utilizadas.

6.6.2.2 O microamperímetro deve estar na maior escala ou curto-circuitado durante os poucos segundos iniciais de carga,

de modo que ele não seja danificado pela corrente de carga capacitiva e pela corrente de absorção inicial.

6.6.2.3 Se o microamperímetro estiver na tensão de ensaio, precauções devem ser tomadas para garantir a segurança do

operador. Para evitar erros nas medições, o instrumento deve ser protegido.

6.6.2.4 Para tensões de ensaio acima de 5 000 V, os cabos entre o equipamento de ensaio e o enrolamento devem ser

bem isolados, blindados, de grande diâmetro e espaçado da terra; caso contrário, correntes de fuga e perda por corona podem introduzir erros nos dados de ensaio.

6.6.2.4.1 Ambas as extremidades do enrolamento devem ser conectadas juntas para minimizar surtos se a isolação falhar

durante o ensaio.

6.6.2.5 A resistência é calculada pela equação: I

E R " onde:

R é a resistência de isolamento em megohms,

E é a leitura do voltímetro, em volts;

I é a leitura do amperímetro em microampères num tempo estabelecido após a aplicação da tensão de ensaio.

6.6.3 Em geral um tempo razoável é requerido para trazer a tensão aplicada à isolação ao valor desejado para o ensaio.

A plena tensão deve ser aplicada tão rapidamente quanto possível.

6.6.4 Os instrumentos nos quais a tensão de ensaio é fornecida por geradores motorizados, baterias ou retificadores são

geralmente utilizados para fazer ensaios de duração acima de 1 min, isto é, para ensaios de absorção dielétrica ou índice de polarização (ver 6.7 e 6.8).

6.6.5 É essencial que a tensão de qualquer fonte para ensaio seja constante para evitar flutuação na corrente de carga.

Estabilização da tensão fornecida pode ser requerida.

6.6.6 Quando resistores de proteção são utilizados em instrumentos de ensaio, seu efeito sobre a magnitude da tensão

aplicada à isolação sob ensaio deve ser levado em conta. A queda de tensão nos resistores pode representar uma percentagem significativa da tensão do instrumento, quando medindo uma resistência de isolamento baixa.

6.6.7 Para comparar com ensaios anteriores e futuros, a mesma tensão deve ser aplicada pelo mesmo método para

permitir uma comparação adequada de resultados.

6.7 Interpretação dos resultados das medições da resistência de isolamento

6.7.1 O histórico da resistência de isolamento de um determinado motor, elaborado e mantido sob condições uniformes

quanto às variáveis controláveis, é reconhecido como um meio útil de monitorar o estado da isolação. A previsão da adequabilidade de um motor, para aplicação de ensaios dielétricos apropriados ou para a entrada em operação, pode ser baseada na comparação de valores atuais e passados da resistência de isolamento corrigidos para 40 C (ver 6.3.3.4), ou do índice de polarização.

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(12)

6.7.2 Quando o histórico da resistência de isolamento não é disponível, os valores mínimos recomendados da resistência

de isolamento para 1 min ou do índice de polarização podem ser utilizados para prever a adequabilidade do enrolamento para aplicação de um ensaio dielétrico ou para a entrada em operação. A resistência de isolamento para 1 min (corrigida para 40 C) deve ser pelo menos igual à resistência de isolamento mínima recomendada conforme 6.8.2.

6.7.3 O valor da resistência de isolamento encontrado é útil na avaliação do estado do enrolamento do motor. Ele não deve

ser considerado como um critério exato, pois tem várias limitações:

1) A resistência de isolamento de um enrolamento não é diretamente relacionada com a sua rigidez dielétrica. É impossível especificar o valor da resistência de isolamento no qual um enrolamento falhará eletricamente.

2) Enrolamentos que possuem uma área muito grande ou motores grandes ou de baixa velocidade podem ter valores de resistência de isolamento inferiores aos valores mínimos recomendados.

6.7.4 Uma única medição da resistência de isolamento a uma tensão específica não indica se material estranho está

concentrado ou distribuído através do enrolamento.

6.7.5 Índice de polarização (ver 6.3.5.2)

6.7.5.1 Características típicas de resistência de isolamento X tempo estão mostradas nas figuras 2 e 3, ilustrando o

comportamento da isolação sob diferentes condições. As curvas ilustram o significado do índice de polarização.

6.7.5.2 Dependendo do estado do enrolamento, da classe térmica e do tipo de motor, valores de 1 a 7 têm sido obtidos

para o índice de polarização. A isolação classe B geralmente possui um índice de polarização superior ao da isolação classe A. Umidade ou pó condutor sobre um enrolamento reduz o índice de polarização. Quando motores de indução de alta tensão possuem as cabeças de bobina tratadas com material semicondutor para eliminação do efeito corona (ver 6.8.1.2.1), o índice de polarização pode ser algo inferior àquele de motor similar não tratado.

6.7.5.3 Se o índice de polarização for reduzido devido à sujeira ou umidade excessiva, ele pode ser aumentado até o valor

adequado, através de limpeza e secagem para remover a umidade. Quando for feita a secagem da isolação, o índice de polarização pode ser utilizado para indicar quando o processo de secagem pode ser terminado (ver figura 3).

6.7.5.4 Quando a experiência demonstrar uma redução no índice de polarização a uma temperatura elevada, uma nova

medição abaixo de 40 C é recomendada para verificar o real estado da isolação (ver 6.3.3.6).

6.8 Valores mínimos recomendados da resistência de isolamento e do índice de polarização

6.8.1 O valor mínimo recomendado da resistência de isolamento Rm a 40 C ou o índice de polarização mínimo

recomendado de um enrolamento de motor de indução é o menor valor recomendado que um enrolamento deve apresentar imediatamente antes da aplicação de um ensaio dielétrico ou da sua entrada em operação (ver 6.8.4 a 6.8.5).

6.8.1.1 É fato reconhecido que pode ser possível operar motores com valores inferiores ao valor mínimo recomendado;

entretanto, isto não é considerado normalmente boa prática.

6.8.1.2 Em alguns casos, material de isolação ou projetos especiais não prejudiciais à rigidez dielétrica fornecem valores

inferiores.

6.8.1.2.1 Quando a cabeça de bobina de um motor é tratada com um material semicondutor para eliminação do efeito

corona, a resistência de isolamento encontrada pode ser algo inferior àquela de um motor semelhante não tratado.

6.8.2 A resistência de isolamento mínima recomendada para enrolamentos de motores de indução pode ser determinada

pela equação:

Rm = kV + 1

onde:

Rm é a resistência de isolamento mínima recomendada, em megohms, com o enrolamento do motor a 40 C;

kV é a tensão de linha nominal do motor, em quilovolts (eficaz).

6.8.2.1 A real resistência de isolamento do enrolamento a ser comparada com o valor mínimo recomendado Rm é a

resistência de isolamento encontrada pela aplicação de tensão em c.c. ao enrolamento completo durante 1 min, corrigida para 40 C.

6.8.2.2 As correções de temperatura devem sempre ser feitas se o enrolamento não estiver a temperatura de 40 C

(ver 6.3.3.3, 6.3.3.4 e figura 1).

6.8.2.3 A resistência de isolamento de uma fase de um enrolamento trifásico com as outras duas fases aterradas é

aproxi-madamente duas vezes a do enrolamento completo. Por isso, quando as três fases são ensaiadas separadamente, a resistência encontrada para cada fase deve ser dividida por dois para obter um valor que, após a correção da temperatura, pode ser comparado com o valor mínimo recomendado da resistência de isolamento.

6.8.2.3.1 Se cada fase é ensaiada separadamente e circuitos de guarda são utilizados para as outras duas fases não sob

ensaio, a resistência encontrada de cada fase deve ser dividida por três para obter um valor que, após a correção da temperatura, pode ser comparado com o valor mínimo recomendado da resistência de isolamento.

(13)

6.8.2.4 Para a isolação em bom estado, não são incomuns leituras de resistência de isolamento de 10 a 100 vezes o valor

mínimo recomendado da resistência de isolamento Rm, obtido conforme 6.8.2.

6.8.2.5 Em aplicações onde o motor é vital, tem sido considerada boa prática iniciar o recondicionamento, se a resistência

de isolamento, após ter sido bem acima do valor mínimo, dado pela equação de 6.8.2, cair para próximo desse valor.

6.8.3 O índice de polarização mínimo recomendado para motores de indução é:

- para classe A: 1,5; - para classe B: 2,0; - para classe F: 2,0.

6.8.4 Motores de 10 000 kW e menores, para serem considerados em estado adequado para operação ou para ensaios

dielétricos, devem ter ou o valor da resistência de isolamento a 40 C ou índice de polarização pelo menos igual aos valores mínimos recomendados.

6.8.5 Motores acima de 10 000 kW devem ter tanto o valor da resistência de isolamento como o índice de polarização

acima dos valores mínimos recomendados.

NOTA - A IEEE 043 contém em anexo as seguintes informações úteis:

a) prevenção da absorção de umidade pela isolação dos enrolamentos de máquinas fora de serviço; b) remoção de umidade da isolação dos enrolamentos;

c) método de aquecimento dos enrolamentos de máquinas.

7 Medição da resistência do enrolamento 7.1 Generalidades

Esta seção apresenta os métodos mais comuns para medição da resistência ôhmica dos enrolamentos com corrente contínua, a uma determinada temperatura e para motores com qualquer número de terminais disponíveis. Os métodos mais comuns são o da tensão e corrente (queda de tensão) e o da ponte. A escolha do método em qualquer caso depende do grau de precisão requerido e do esquema de ligações. Os valores encontrados, quando comparados com os da fábrica, se disponíveis, podem fornecer indicações sobre a existência de espiras em curto-circuito e conexões e contatos em más condições. Desta forma é interessante um acompanhamento desses valores ao longo do tempo de funcionamento, referindo tais valores sempre à mesma temperatura para que se possa compará-los. Deve-se observar que com a medição da resistência a frio e a quente é possível determinar a elevação de temperatura dos enrolamentos quando em serviço.

7.2 Métodos mais comuns para a medição da resistência ôhmica dos enrolamentos 7.2.1 Método da tensão e corrente (queda de tensão)

7.2.1.1 Esquema de ligações

Para a medição da resistência dos enrolamentos por este método, utiliza-se o esquema de ligações mostrado na figura 4 (preferido para baixa resistência de enrolamentos) ou na figura 5 (preferido para alta resistência de enrolamentos). Qualquer esquema pode ser utilizado para valor intermediário de resistência de enrolamentos.

Legenda: A = amperímetro V = voltímetro

Rx = enrolamento sob ensaio

Figura 4 - Método da tensão e corrente - Baixa resistência de enrolamentos

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(14)

Legenda: A = amperímetro V = voltímetro

Rx = enrolamento sob ensaio

NOTA - A fonte de c.c. (bateria de 12 V ou 24 V, gerador, etc.) deve ter potência suficiente e fornecer tensão estável.

Figura 5 - Método da tensão e corrente - Alta resistência de enrolamentos

Para casos especiais, ver IEEE 118.

7.2.1.2 Procedimento para a medição

Para a medição da resistência dos enrolamentos utiliza-se o seguinte procedimento:

a) aplicar uma fonte de c.c. aos terminais do enrolamento, cuidando para que a corrente que circule não seja superior a 15% do valor nominal do enrolamento considerado o tempo máximo de 1 min (para evitar a elevação de temperatura do enrolamento durante o ensaio);

b) com as indicações estabilizadas dos instrumentos, tomar as leituras simultaneamente de corrente e tensão; c) através da lei de Ohm, calcular a resistência, ou seja:

Para a figura 4 Para a figura 5.

V x R V - I V R / " I IR V x R " - a onde:

Rx é a resistência ôhmica do enrolamento sob ensaio, em ohms; V é a tensão aplicada ao enrolamento, em volts;

I é a corrente do enrolamento, em ampères;

Rv é a resistência interna do voltímetro, em ohms;

Ra é a resistência interna do amperímetro, em ohms;

d) devem ser feitas três a cinco leituras, com vários valores estáveis de corrente (atuando-se no reostato), adotando-se a média aritmética obtida. Devem ser desprezados os valores que diferirem em mais de 1% do valor médio;

e) devem ser registradas as temperaturas do enrolamento no início e no final do ensaio, bem como o tempo de exe-cução de cada medição;

f) a ligação ou o desligamento da fonte de corrente contínua pode causar sobretensões consideráveis, sendo provável a ocorrência de danos aos aparelhos. Desta forma, sugere-se desconectar o voltímetro antes de qualquer operação e, além disso, curto-circuitar os terminais do amperímetro, desconectando-os logo após.

NOTAS

1 Dependendo da precisão desejada, os termos corretivos (devidos a Rv e Ra) podem freqüentemente ser desprezados.

2 Para baixa resistência de enrolamento, o voltímetro pode ser um milivoltímetro utilizado com cabos calibrados Para alta resistência de enrolamento, o amperímetro pode ser um microamperímetro ou um instrumento mais sensível.

3 Para motores em que o tempo de estabilização exceda o tempo máximo de 1 min, recomenda-se o uso de resistores externos e elevar o nível de tensão c.c para a reduzir esse tempo.

7.2.2 Método da ponte

7.2.2.1 Na maioria das circunstâncias, um circuito de ponte é o método mais exato para medir a resistência. A seguir são

mencionados dois circuitos de ponte mais comumente utilizados para medição direta da resistência: a ponte de Wheatstone e a de Kelvin. De forma geral, a ponte de Wheatstone é utilizada para medição de resistências de 5 % a 10 000 %, enquanto a ponte de Kelvin é para valores de 100 &% a 5 %, por ser obtida com maior exatidão, devido à eliminação de erros provenientes da resistência de contato. Outros circuitos podem ser encontrados na IEEE 118.

(15)

7.2.2.2 O circuito da ponte de Wheatstone, mostrado na figura 6, consta de quatro ramos de resistência, uma fonte de

corrente (geralmente uma bateria) e um detector. A medição da resistência desconhecida Rx é feita em função de três resistências conhecidas. O ajustamento das três resistências é feito para a corrente zero no detector sob equilíbrio; por isto, este é um método de medição da resistência de “equilíbrio nulo”. Quando a ponte está equilibrada, como indicado pela leitura nula no detector D, a resistência desconhecida é dada pela seguinte equação:

S B A x R R R R " $ onde:

RA e RB são os valores dos resistores auxiliares;

Rs é o valor do resistor-padrão.

Estes resistores podem ser ajustáveis, quer continuamente ou em degraus. Um resistor de proteção Rp é utilizado para proteger os elementos da ponte.

Figura 6 - Ponte de Wheatstone

7.2.2.3 Quando resistores de quatro terminais de baixo valor (geralmente abaixo de 5 %) devem ser medidos, a ponte de

Kelvin (mostrada na figura 7) é utilizada freqüentemente. A ponte é similar à ponte de Wheatstone; entretanto, o circuito inclui um conjunto adicional de dois ramos de resistência auxiliares (a e b). Este arranjo permite medição dos elementos de resistência de quatro terminais, eliminando essencialmente os efeitos dos erros da resistência dos cabos e contato nas medições de baixa resistência. Quando a ponte está equilibrada como indicado pela leitura nula do detector D, a resistência desconhecida é dada pela seguinte equação:

' ( ) * + , -$ ' ' ( ) * * + , # # # " b a B A y b a y b B A S x R R R R R R R R R R R R R

[A]

Sendo Rae Rb os valores da resistências dos ramos “a” e “b” e Ryé o valor da resistência da ligação y. Se RA/RB for

exatamente igual a Ra/Rbessa equação torna-se:

B A S X R R R R "

Figura 7 - Ponte de Kelvin

A equação [A] é útil porque ela mostra a necessidade de manter a resistência de ligação Rytão pequena quanto possível,

de modo a minimizar o erro causado pelas resistências dos lides e de contato para as resistências desconhecida e padrão, no caso de discrepâncias entre as razões RA/RB e Ra/Rb. Para maior precisão, cuidados devem ser tomados para assegurar

que as resistências das conexões estão equilibradas, porque Rynão é desprezível.

Ry

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

(16)

7.2.2.4 O procedimento para a medição é o seguinte:

a) calibrar e ajustar a ponte conforme as suas instruções de operação; b) fazer a ligação da ponte aos terminais do enrolamento;

c) devem ser efetuadas pelo menos três leituras, modificando-se a cada vez o equilíbrio da ponte. O valor da resistência é obtido calculando-se a média aritmética dessas leituras, desprezando-se os valores que diferem em mais de 1% do valor médio;

d) a resistência dos enrolamentos do circuito rotórico, no caso de motores de anéis, deve ser medida entre os citados anéis ou, de preferência, diretamente nos terminais dos enrolamentos, de modo a não incluir a resistência das escovas e de seus contatos;

e) devem ser registradas as temperaturas do enrolamento no início e no final do ensaio, bem como o tempo de execução de cada medição.

7.3 Correção da resistência em função da temperatura

Os valores da resistência ôhmica encontrados devem ser corrigidos para a temperatura de referência pela equação de 5.2.2.

7.4 Obtenção dos valores da resistência ôhmica dos enrolamentos

Essa obtenção depende de como estão ligados os enrolamentos:

a) se todos os terminais dos enrolamentos forem acessíveis a medição é realizada diretamente entre esses terminais (caso de motores com seis e 12 pontas ou três pontas com o neutro acessível - ligação estrela);

b) se os terminais dos enrolamentos não forem acessíveis, a medição é realizada entre dois a dois terminais sucessivamente, utilizando a resistência equivalente, dependente da ligação dos enrolamentos, cuja determinação não consta neste texto (caso de motores com ligação estrela sem neutro acessível ou ligação triângulo).

7.5 Resultado das medições

7.5.1 Os resultados das medições efetuadas devem ser comparados com os resultados obtidos em ensaios anteriores

(do fabricante, se possível), tendo-se o cuidado de utilizar as correções de temperatura ambiente a uma mesma base, normalmente para 25 C.

7.5.2 Em caso de discordâncias maiores que 2% deve ser pesquisada a existência de anormalidade, tais como: espiras em

curto-circuito, número incorreto de espiras, dimensões incorretas dos condutores, conexões e contatos em más condições.

8 Determinação do escorregamento

8.1 Para a determinação do escorregamento, tacômetros ou contadores de rotações analógicos não são suficientemente

precisos. Por isso, estroboscópios ou tacômetros digitais são recomendados. Quando um estroboscópio é utilizado, a fonte de alimentação deste instrumento deve ter a mesma freqüência que a fonte de alimentação do motor. O escorregamento é a diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade do motor, medida em rpm, sendo o escorregamento geralmente expresso em:

Percentagem da velocidade síncrona

S = 100 ) rpm em ( síncrona velocidade rpm) (em medida velocidade -rpm) (em síncrona velocidade .$ ou

Fração decimal (p.u). da velocidade síncrona S = ) rpm em ( síncrona velocidade rpm) (em medida velocidade -rpm) (em síncrona velocidade

NOTA - A velocidade síncrona é determinada em função da freqüência de alimentação durante o ensaio.

8.2 O escorregamento deve ser corrigido para a temperatura especificada do estator pela equação:

) ( ) ( k t k t S S t s t s # # " onde:

Ss é o escorregamento corrigido para a temperatura especificada do estator, ts;

Sté o escorregamento determinado na temperatura do enrolamento do estator, t

t; ts é a temperatura especificada para correção da resistência, em graus Celsius;

tt é a temperatura do enrolamento do estator medida durante o ensaio com carga, em graus Celsius;

k é baseado no material condutor do rotor = 234,5 para cobre eletrolítico com 100% de condutividade ou 225 para

alumínio com condutividade em volume de 62%.

NOTA - Para outros materiais do enrolamento do rotor, um valor adequado de k deve ser utilizado.

(17)

9 Ensaio em vazio

Para a realização deste ensaio, ver a seção 14.

10 Ensaios com rotor bloqueado

Estes ensaios são realizados para a determinação da corrente, do conjugado e, quando necessário, da potência de entrada, com rotor bloqueado e o estator energizado. Antes de sua realização, ver 4.4.

10.1 Determinação da corrente com rotor bloqueado

Este ensaio pode ser realizado quer para verificação da qualidade de fabricação, quer para determinação do desempenho do motor. Sempre que possível, devem ser feitas leituras da corrente em cada linha com tensão e freqüência nominais, na medida em que a corrente não é diretamente proporcional à tensão devido a mudanças na reatância causadas pela saturação dos circuitos magnéticos de dispersão. Quando o ensaio é realizado para verificação da qualidade dos motores de gaiola, é possível omitir o bloqueio mecânico do rotor. Ao invés disso aplica-se alimentação monofásica de tensão e freqüência nominais a quaisquer dois terminais de linha de um motor trifásico. Neste caso, a corrente de linha será aproximadamente 86% e a potência de entrada será aproximadamente 50% dos valores correspondentes obtidos com alimentação trifásica. Os valores assim obtidos devem ser comparados com aqueles medidos em um protótipo que tenha sido submetido a um ensaio de tipo.

10.2 Determinação do conjugado com rotor bloqueado

O conjugado com rotor bloqueado é o conjugado mínimo desenvolvido, em todas as posições angulares do rotor, com o eixo bloqueado. O conjugado pode ser medido com uma corda e polia; ou com um freio ou com um dispositivo que funcione como freio. Motores de rotor bobinado estão sempre sujeitos a variações no conjugado com rotor bloqueado, conforme a posição angular do rotor em relação ao estator. Para motores de gaiola, é prática usual bloquear o rotor em qualquer posição conveniente. Se o conjugado com rotor bloqueado (T) não for medido diretamente como indicado acima, ele pode ser calculado aproximadamente como segue:

s 1 c cu si n C P P P k T " ( - - ) onde:

Psi é a potência de entrada no estator, em watts;

Pcu é a perda I2 R no estator, à corrente de ensaio, em watts, à temperatura do ensaio com o rotor bloqueado

(ver 14.1);

Pc é a perda no núcleo, à tensão de ensaio, em watts (ver 14.3.3.2);

nsé a velocidade síncrona, em rotações por minuto;

C1 é o fator de redução (variando entre 0,9 e 1,0), para levar em conta perdas não fundamentais;

k igual 9,549 para T, em newtons-metros.

NOTA - Na impossibilidade de se realizar este ensaio na tensão nominal, os valores dos conjugados e das correntes obtidos com tensão reduzida e corrigidos para a tensão nominal, sem levar em consideração o efeito de saturação, podem dar resultados sensivelmente inferiores aos valores reais (ver 12.3).

10.3 Determinação da potência de entrada com rotor bloqueado

As leituras dos watts de entrada devem ser efetuadas simultaneamente com aquelas da corrente e do conjugado.

11 Medição da tensão rotórica

Esta medição é realizada somente em motores de indução com rotor bobinado. Consiste na medição das tensões entre todos os terminais do rotor, com o rotor bloqueado e seus enrolamentos em circuito aberto e aplicando-se ao estator tensão e freqüência nominais1). Se qualquer desequilíbrio for detectado, a prática usual é efetuar leituras das tensões nas três fases, em várias posições do rotor, a fim de determinar um valor médio.

12 Ensaio de partida

Este ensaio é realizado para o levantamento das características conjugado x velocidade e corrente x velocidade e para obtenção de informações para correção de dados conseguidos em ensaios realizados com tensão reduzida.

12.1 Generalidades

12.1.1 A característica Conjugado x Velocidade é a relação entre o conjugado e a velocidade de rotação, abrangendo a

faixa desde zero até a velocidade síncrona de um motor. Esta relação, quando expressa por uma curva, inclui os conjugados máximo, mínimo de partida e com rotor bloqueado.

________________

1) Excepcionalmente, pode ser aplicada uma tensão reduzida, porém a exatidão do resultado pode ser afetada.

Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31

Referências

Documentos relacionados

Os resíduos recebidos devem ser previamente triados, na fonte geradora, em áreas de transbordo e triagem, em aterros de resíduos da construção civil e resíduos inertes ou na

O autor deverá escolher qual o tipo de chamada usará, sendo que os estilos não devem ser misturados:  Autor-data: quando a chamada para a citação é feita pelo sobrenome

A decisão de definir qual o material adequado a ser utilizado no poço para a captação da água não é simplista, visto que estes materiais são dispares quanto às variáveis

quer ensaio em que a falha da cola represente mais de 50 % da área. Caso o critério de aceitação/ rejeição esteja sendo utilizado e ocorra uma falha da cola a uma resistência

Produtos perigosos da decomposição : À temperatura ambiente, não é conhecido nenhum produto perigoso de decomposição Materiais incompatíveis : Consultar o(s)

3.2.1 Deve ser utilizado dispositivo de corte, conjunto de seis gumes com distância de 2 mm, conforme Figura 2. NOTA 3 O gume do dispositivo de corte deve ser reafiado para

Produtos perigosos da decomposição : À temperatura ambiente, não é conhecido nenhum produto perigoso de decomposição Materiais incompatíveis : Consultar o(s)

· Materiais incompatíveis: Não existe mais nenhuma informação relevante disponível. · Produtos perigosos da decomposição: Não se conhecem produtos de