Selec¸˜ao e especificac¸˜ao do motor de induc¸˜ao
trif´asico com validac¸˜ao experimental
Tereza Cristina B N Assunc¸˜ao
Jos´e Tarc´ısio Assunc¸˜ao
Frederico Augusto Lopez de Souza- Bolsista/PIBIC/FAPEMIG
Grupo de M´aquinas e Acionamentos El´etricosLaborat´orio de Otimizac¸˜ao de Sistemas Motrizes Departamento de Engenharia El´etrica Universidade Federal de S˜ao Jo˜ao Del Rei
Pc¸a. Frei Orlando, 170, Centro, 36307-352 - S˜ao Jo˜ao Del Rei - MG - Brasil Email: [email protected], [email protected], fred [email protected]
Abstract—In this paper is proposed an algorithm for the selection and specification of three-phase induction motors (MIT), using the equivalent circuit parameters. The equivalent circuit parameters are calculated with manufacter’s data. With the circuit parameters is possible to select a MIT that better takes account of load characteristics. The algorithm result’s are com-pared with traditional methods. Experimental tests were made with the motors of the Laborat´orio de Otimizac¸˜ao e Sistemas Motrizes (LOSIM) of Universidade Federal de S˜ao Jo˜ao del-Rei (UFSJ), for the experimental verification of the algorithm proposed. Finally, it is made the comparison between theoretical and experimental results of proposed methodology.
I. INTRODUC¸ ˜AO
O acionamento de m´aquinas e equipamentos mecˆanicos por motores el´etricos ´e de extrema importˆancia econˆomica. Estima-se que cerca de 60 - 70% de toda a energia el´etrica produzida ´e convertida em energia mecˆanica por meio dos motores el´etricos. Isto significa que, admitindo-se um rendi-mento m´edio da ordem de 80% do universo de motores em aplicac¸˜ao industriais, cerca de 15% da energia el´etrica indus-trial, transforma-se em perdas nos motores [1]. Atualmente, devido ao custo e a escassez de energia el´etrica, existe uma preocupac¸˜ao crescente em relac¸˜ao `a eficiˆencia em instalac¸˜oes e sistemas supridos por energia el´etrica. As medidas de reduc¸˜ao de consumo sejam elas restritas ao ˆambito industrial ou de maior alcance passam necessariamente pela reduc¸˜ao do consumo de motores el´etricos, o qual pode ter um valor significativo considerando-se a sua vida ´util, que ´e cerca de 20 anos. Sendo assim, ´e fundamental dimensionar corretamente os motores el´etricos, em especial, os motores de induc¸˜ao trif´asicos (MIT), pois devido `a sua simplicidade, robustez e ao seu baixo custo, ´e a m´aquina eletromecˆanica rotativa mais utilizada em aplicac¸˜oes industriais, representando cerca de 90% das unidades dos motores fabricados [2]. A selec¸˜ao do motor de induc¸˜ao para uma determinada aplicac¸˜ao determina o seu custo inicial e tamb´em o seu custo de operac¸˜ao. O emprego de um motor de potˆencia insuficiente pode acarretar um funcionamento inadequado do sistema acoplado, resultando em uma baixa produtividade, falhas prematuras no motor e vida ´util reduzida. Por outro lado, um motor de potˆencia acima
da necess´aria, al´em de um custo inicial maior, resultar´a em um baixo rendimento e baixo fator de potˆencia. Todas estas consequˆencias s˜ao indesej´aveis do ponto de vista econˆomico e t´ecnico. Para cada aplicac¸˜ao existe uma imensa diversidade de opc¸˜oes de motores, que variam em termos de caracter´ısticas, dos custos de aquisic¸˜ao e de operac¸˜ao, e da tecnologia de fabricac¸˜ao. A correta an´alise de cada uma destas alternati-vas exige um conhecimento bastante s´olido do princ´ıpio de operac¸˜ao dos motores el´etricos e dos principais fatores que influenciam o seu desempenho. Deve-se salientar que, em geral, a correta selec¸˜ao do motor ´e sempre uma excelente forma de reduzir custos operacionais. N˜ao ´e apenas o tipo de motor que determinar´a os custos de operac¸˜ao, mas tamb´em as suas caracter´ısticas e carregamento. Mesmo um motor de alta eficiˆencia poder´a acarretar custos maiores que um standard, caso a sua escolha n˜ao seja feita observando o crit´erio t´ecnico e econˆomico. Neste sentido, ´e implementado um algoritmo para a selec¸˜ao e especificac¸˜ao de motores de induc¸˜ao trif´asicos, utilizando o algoritmo para a determinac¸˜ao dos parˆametros do circuito equivalente, desenvolvido por Assunc¸˜ao [3]. Com os parˆametros calculados, ´e poss´ıvel selecionar o MIT, que melhor atenda as caracter´ısticas da carga. Para fazer uma comparac¸˜ao com os m´etodos j´a existentes, ´e realizado o mesmo procedimento de selec¸˜ao do motor, conforme a me-todologia proposta por Lobosco [1] e tamb´em a proposta por Filippo [2]. Por fim, s˜ao realizados ensaios no motor, de maneira que se possa verificar se o motor realmente atende a carga especificada, e com os resultados obtidos nos ensaios ´e feita a verificac¸˜ao experimental do algoritmo proposto neste trabalho, para a selec¸˜ao e especificac¸˜ao do MIT, de maneira a avaliar e comparar os resultados te´oricos e experimentais.
II. ASPECTOS RELEVANTES PARA A SELEC¸ ˜AO DOMIT A correta selec¸˜ao do motor implica que o mesmo satisfac¸a `as exigˆencias requeridas pela aplicac¸˜ao espec´ıfica. Sob este aspecto, o motor deve atender as solicitac¸˜oes t´ermicas e mecˆanicas; ou seja:
• Basicamente deve ser capaz de: acelerar a carga em tempo suficientemente curto para que o aquecimento n˜ao
venha a danificar as caracter´ısticas f´ısicas dos materiais isolantes;
• Operar no regime especificado sem que a temperatura de suas diversas partes ultrapasse a classe de isolamento, ou que o ambiente possa vir a provocar a destruic¸˜ao do mesmo;
• Sob o ponto de vista econˆomico, o motor deve funcionar
com valores de rendimento e fator de potˆencia, dentro da faixa ´otima, para a qual foi projetado.
Fundamentalmente, o processo de selec¸˜ao de um aciona-mento el´etrico, corresponde `a escolha de um motor industrial-mente dispon´ıvel, que possa atender a, pelo menos, a estes requisitos:
• Fonte de alimentac¸˜ao: tipo, tens˜ao, freq¨uˆencia, simetria, equil´ıbrio, etc.;
• Condic¸˜oes ambientais: agressividade, periculosidade,
al-titude, temperatura, etc.;
• Exigˆencias da carga e condic¸˜oes de servic¸o: potˆencia
so-licitada, rotac¸˜ao, esforc¸os mecˆanicos, configurac¸˜ao f´ısica, conjugado requerido, ciclos de operac¸˜ao, confiabilidade, etc.
III. CARACTER´ISTICAS DOSISTEMA
Para a correta selec¸˜ao e especificac¸˜ao do MIT s˜ao ne-cess´arios os dados de cat´alogos de fabricantes de motores, que devem obedecer a NBR 7094 [4], e tamb´em os fatores relacionados a seguir.
A. Caracter´ıstica da Rede de alimentac¸˜ao
Com relac¸˜ao `a alimentac¸˜ao devem ser observados os se-guintes fatores:
• Tens˜ao de alimentac¸˜ao;
• Desequil´ıbrio de tens˜ao;
• Freq¨uˆencia nominal e m´etodos de partida.
Quando for especificado um dispositivo de partida `a tens˜ao reduzida, deve-se corrigir o valor do conjugado de partida do motor, do conjugado m´aximo do motor e do tempo m´aximo de rotor bloqueado.
B. Caracter´ısticas do Ambiente
Deve-se adequar o grau de protec¸˜ao mecˆanica do inv´olucro do motor `as caracter´ısticas ambientais do local de sua instalac¸˜ao, presenc¸a de agentes qu´ımicos agressivos, p´o, poeira, umidade, part´ıculas abrasivas, etc., e tamb´em ser levada em conta a influˆencia destes agentes no sistema isolante. E bem como o efeito da temperatura ambiente e altitude de 1000 metros acima do n´ıvel do mar. Ambientes que envolvem risco de explos˜ao, pela presenc¸a de gases, vapores, part´ıculas, p´o ou materiais inflam´aveis, podem levar a uma redefinic¸˜ao do acionamento el´etrico.
C. Caracter´ısticas Construtivas do Motor
As principais caracter´ısticas construtivas que devem ser observadas s˜ao:
• Forma construtiva (horizontal ou vertical);
• Grau de protec¸˜ao; potˆencia nominal;
• N´umero de polos;
• Velocidade de rotac¸˜ao do motor;
• Frequˆencia nominal;
• Protec¸˜ao t´ermica;
• Sentido de rotac¸˜ao (hor´ario ou anti-hor´ario);
• Fator de servic¸o.
D. Caracter´ısticas da carga
Dentre as diversas caracter´ısticas da carga; podem ser des-tacadas:
• Momento de in´ercia da m´aquina acionada e a rotac¸˜ao que est´a referida;
• Caracter´ıstica do conjugado versus velocidade da carga (constante, linear, parab´olico e etc.);
• Dados de transmiss˜ao (relac¸˜ao de transmiss˜ao, in´ercia do
acoplamento, entre outros);
• Cargas axiais e seu sentido de rotac¸˜ao (quando existente).
E. Potˆencia Eficaz
O c´alculo da potˆencia eficaz ´e baseado na hip´otese que a carga efetivamente aplicada ao motor acarretar´a a mesma solicitac¸˜ao t´ermica que uma carga fict´ıcia equivalente cons-tante, e que solicita continuamente uma potˆencia mecˆanica igual `a potˆencia eficaz. Pode-se tamb´em, considerar que a variac¸˜ao das perdas com o quadrado da carga e que a elevac¸˜ao de temperatura ´e diretamente proporcional `as perdas. Isto ´e verdade, para os motores que giram continuamente, mas s˜ao solicitados intermitentemente.
F. Regime de Operac¸˜ao
O regime de servic¸o pode ser definido como a regularidade de carga que o motor ´e submetido. A norma NBR 7094 [4], padroniza dez tipos de regime de servic¸o. Evidentemente, a norma n˜ao traduz todas as situac¸˜oes reais encontradas na pr´atica, e por isto, o regime de operac¸˜ao dever´a ser aproximado `a uma das situac¸˜oes padronizadas. Os tipos de regime s˜ao:
• S1 - Regime cont´ınuo;
• S2 - Regime de tempo limitado;
• S3 - Regime intermitente peri´odico;
• S4 - Regime intermitente peri´odico com partida;
• S5 - Regime intermitente peri´odico com frenagem el´etrica;
• S6 - Regime de funcionamento cont´ınuo peri´odico com carga intermitente;
• S7 - Regime de funcionamento cont´ınuo peri´odico com
frenagem el´etrica;
• S8 - Regime de funcionamento cont´ınuo peri´odico com
mudanc¸as correspondentes de carga e de velocidade;
• S9 - Regime com variac¸˜oes n˜ao peri´odicas de carga e de velocidade;
• S10 - Regime com cargas constantes e distintas. G. Tempo e Conjugado de acelerac¸˜ao
O tempo de acelerac¸˜ao ´e o tempo necess´ario para acelerar a carga `a velocidade nominal. Neste per´ıodo, o conjugado do motor deve ser sempre maior do que o conjugado da carga,
em todos os pontos, entre o zero e a rotac¸˜ao nominal. No ponto de intersec¸˜ao (conjugado motor X conjugado da carga), o conjugado de acelerac¸˜ao ser´a nulo, e este ´e o ponto de equil´ıbrio onde a velocidade permanece constante. Esse ponto de equil´ıbrio corresponde `a velocidade nominal do motor. O tempo de partida ou tempo de acelerac¸˜ao ´e o tempo necess´ario para a rotac¸˜ao sair de zero at´e atingir a rotac¸˜ao de trabalho. Se o tempo de partida for menor que o tempo de rotor bloqueado (garantido pelo fabricante do motor), tem-se que o motor suporta a partida, caso contr´ario, deve-se escolher um motor com uma curva de conjugado mais adequada ao acionamento e ao regime operac¸˜ao imposto pela carga. A determinac¸˜ao do valor do tempo de acelerac¸˜ao, n˜ao ´e sempre uma tarefa f´acil, e por este motivo alguns autores, como Lobosco [1] e Fillipo [2], usam equac¸˜oes emp´ıricas para a determinac¸˜ao do tempo de partida do motor, como em (1). Basicamente, estes autores consideram que o conjugado de acelerac¸˜ao ´e constante durante a partida, ou seja, ´e adotado o conjugado m´edio durante a partida.
tp= J
wn
Cace
(1)
Sendo: tp = Tempo de partida; Cace = Conjugado de
acelerac¸˜ao; J = In´ercia da carga; wn = Velocidade nominal
do MIT.
Lobosco [1] e Filippo [2] prop˜oem m´etodos para estimar o conjugado de acelerac¸˜ao de um sistema, conhecendo-se apenas os valores dos seguintes parˆametros:
• Conjugado de partida e m´aximo do MIT que aciona o
sistema;
• Caracter´ıstica do conjugado resistente versus velocidade
da carga;
• Rotac¸˜ao do motor e da carga;
• Momento de in´ercia total do sistema.
Por´em, para a determinac¸˜ao do tempo de acelerac¸˜ao ´e necess´ario o conjugado de acelerac¸˜ao, que corresponde `a diferenc¸a entre o conjugado motor e o conjugado resistente, em todos os pontos entre o zero e a rotac¸˜ao nominal. Sendo assim, ´e proposta uma metodologia que utiliza o circuito el´etrico equivalente do MIT, para a determinac¸˜ao da curva do conjugado do motor, e conseq¨uentemente, calcular a diferenc¸a entre as curvas do conjugado motor e o conjugado resistente ponto a ponto, e assim determinar o conjugado de acelerac¸˜ao. Tamb´em foi feita a simulac¸˜ao utilizando o Simulink, um toolbox do software Matlab [5], para a obtenc¸˜ao das curvas de corrente (no rotor e no estator), velocidade do motor, conjugado da carga e conjugado eletromagn´etico do motor durante a partida. Desta forma, ´e feita uma comparac¸˜ao dos m´etodos tradicionais [1], [2] com o m´etodo que utiliza o circuito equivalente do MIT [3].
H. Determinac¸˜ao do Momento de In´ercia
Uma grandeza de fundamental importˆancia e de dif´ıcil obtenc¸˜ao em acionamentos el´etricos, ´e o momento de in´ercia da carga. O momento de in´ercia mede a distribuic¸˜ao da massa
de um corpo em torno de um eixo de rotac¸˜ao. Quanto maior for o momento de in´ercia de um corpo, mais dif´ıcil ser´a fazˆe-lo gi-rar. O momento de in´ercia pode ser estimado atrav´es da curva de desacelerac¸˜ao do conjunto motor-carga. Esta curva ´e obtida desligando-se o motor e medindo a variac¸˜ao da velocidade de rotac¸˜ao, em func¸˜ao do tempo. Esta medida poder´a ser feita utilizando-se um transdutor de rotac¸˜ao, como um tacogerador, e registrada atrav´es de oscil´ografos, registradores gr´aficos ou atrav´es de um sistema de aquisic¸˜ao de dados.
IV. ESPECIFICAC¸ ˜AO DOMOTOR
Inicialmente, o motor ´e selecionado, por tentativas, escolhendo-se um motor de potˆencia nominal igual ou ime-diatamente superior `a potˆencia mecˆanica solicitada pela carga, para o regime de operac¸˜ao cont´ınuo, ou `a potˆencia eficaz, para os demais regimes de operac¸˜ao. A seguir, ´e necess´ario verificar se o motor selecionado atende `as solicitac¸˜oes t´ermicas e mecˆanicas. Caso, uma das solicitac¸˜oes n˜ao seja atendida, uma das seguintes medidas podem ser adotadas; verificando-se novamente as condic¸˜oes que devem ser atendidas pelo motor.
• Seleciona-se o motor padr˜ao, constante do cat´alogo do
fabricante, de potˆencia nominal imediatamente superior ao primeiro motor escolhido;
• Seleciona-se um motor de mesmas caracter´ısticas
nomi-nais, por´em de classe de isolamento superior;
• Escolhe-se um motor de mesma potˆencia nominal, mas montado em uma carcac¸a de tamanho superior, signi-ficando que o motor possui uma capacidade t´ermica superior;
• Escolhe-se um motor de mesma potˆencia nominal, mas de outra categoria (N, H, D);
• Escolhe-se um motor de rotor bobinado (pr´oprios para regimes intermitentes ou de elevada in´ercia).
A verificac¸˜ao da melhor opc¸˜ao deve ser feita atrav´es de uma an´alise t´ecnico-econˆomica. Uma ferramenta adequada para a avaliac¸˜ao da melhor soluc¸˜ao ´e feita comparando e fazendo a avaliac¸˜ao energ´etica de dois motores usando o programa BDMotor [6]. O software BDMotor [6] ´e mantido e distribu´ıdo gratuitamente pelo PROCEL da ELETROBR ´AS, e possui um banco de dados com cerca de 2600 motores el´etricos trif´asicos cadastrados.
V. RESULTADOS
Para a validac¸˜ao experimental dos procedimentos e me-todologias de selec¸˜ao e especificac¸˜ao de motores trif´asicos de induc¸˜ao, ´e realizado o seguinte procedimento. Primeiro, ´e selecionado um MIT para cada bancada do LOSIM, por meio do programa desenvolvido; em seguida, a soluc¸˜ao proposta pelo programa ´e comparada com motor j´a instalado; e por fim ´e realizado um diagn´ostico energ´etico do motor operando na condic¸˜ao nominal prevista para cada bancada de ensaio. Para a realizac¸˜ao do diagn´ostico energ´etico foi feita uma rotina computacional, tamb´em desenvolvida em Matlab [5], que determina as grandezas el´etricas e mecˆanicas do MIT (corrente el´etrica, fator de potˆencia, potˆencia el´etrica, potˆencia
Figura 1. Resultados: Ensaio da Bancada de Bombas Hidr´aulicas
mecˆanica, velocidade e conjugado) a partir do circuito equi-valente e da medida de uma dessas grandezas: velocidade, corrente el´etrica ou potˆencia el´etrica.
A. Reavaliac¸˜ao do MIT das bancadas de ensaio do LOSIM 1) Bancada de Bombas Hidr´aulicas: Como esta bancada tem uma carga t´ıpica de regime S1, verifica-se atrav´es dos programas propostos para a especificac¸˜ao e diagn´ostico, que o MIT de 2cv, 220V, 60Hz, 4 polos n˜ao est´a adequadamente selecionado. Verifica-se experimentalmente que, um motor de 1,5cv seria mais adequado, conforme mostrado na Fig. 1.
2) Bancada do Ventilador: Como a bancada de bombas hidr´aulicas, o ventilador ´e uma carga de conjugado parab´olico e, tipicamente, de regime de operac¸˜ao S1. Aplicando a mesma an´alise `a esta bancada, verifica-se que o MIT de 2cv, 220V, 60Hz, 4 polos, est´a adequadamente especificado e aciona na condic¸˜ao nominal uma carga correspondente a 98% da potˆencia nominal; valor este estimado pelo programa desenvol-vido; com base nas grandezas medidas e mostradas na Fig. 2. 3) Bancada de Compressores: O compressor de pist˜ao da bancada de compressores ´e uma carga de conjugado constante, t´ıpica de um regime de operac¸˜ao S4; e que de acordo com as informac¸˜oes do fabricante, ´e caracterizado como regime intermitente com fator de ciclo igual a 70%, com 6 partidas por hora (ED = 70%, 6 partidas /hora). Pela avaliac¸˜ao do MIT em operac¸˜ao (medidas: 224V; 5,88A), atrav´es do programa de diagn´ostico, concluiu-se que a carga mecˆanica do compressor ´e igual a 1,43 kW. Com estes dados, o programa de especificac¸˜ao foi executado, e portanto, o motor WEG de 2cv, 220V, 60Hz, 2 polos e, de fabricac¸˜ao especial para regime intermitente, est´a adequadamente especificado.
Figura 2. Resultados: Ensaio da Bancada do Ventilador.
B. Tempo e Conjugado de acelerac¸˜ao
Para a validac¸˜ao dos programas desenvolvidos, o tempo de partida do motor de 2 cv, da bancada de dinamˆometro do LOSIM, mostrada na Fig. 3, ´e estimado, medido e comparado com os m´etodos tradicionais [1], [2]. A bancada ´e montada com um motor de 2 cv mecanicamente acoplado a um motor de 5 cv. Como o momento de in´ercia, de ambos os motores, ´e fornecido pelo cat´alogo do fabricante, o momento de in´ercia total do sistema motor-carga ´e 0,015297 kg.m2, que ´e a soma do momento de in´ercia do motor de 2 cv (0,00532 kg.m2), do motor de 5 cv (0,00995 kg.m2) e do transdutor de torque (2,66e−5 kg.m2). Com o motor de 2cv acionando o conjunto (motor de 5cv desligado da rede el´etrica) a potˆencia mecˆanica fornecida pelo motor de 2 cv, ´e igual `as perdas devido ao atrito e ventilac¸˜ao dos dois motores. Considerando que tais perdas s˜ao praticamente constantes, elas s˜ao estimadas empregando (2).
PAV = (P2n× (1 − sn)) − Pn (2)
Sendo PAV = Perdas por atrito e ventilac¸˜ao; P2n = Potˆencia
transferida atrav´es do entreferro do motor na condic¸˜ao nomi-nal; Pn= Potˆencia mecˆanica nominal; sn = Escorregamento
nominal do motor.
Utilizando os dados do cat´alogo do fabricante e o programa de especificac¸˜ao desenvolvido, foi determinado que PAV para
o motor de 2 cv ´e igual a 16,1482 W, e para o motor de 5 cv ´e 142,9123 W. Logo, a potˆencia mecˆanica total acionada pelo motor de 2 cv ´e igual a 159,0605 W. Com estes dados, a simulac¸˜ao do tempo de acelerac¸˜ao do motor e o conjugado m´edio de acelerac¸˜ao s˜ao obtidos empregando (1). Os parˆametros do circuito equivalente do motor de 2 cv, s˜ao tamb´em usados para a parametrizac¸˜ao do modelo do MIT e para a simulac¸˜ao do acionamento atrav´es do Simu-link/Matlab [5], conforme diagrama de blocos mostrado na Fig. 4 e com os parˆametros do motor mostrados na Fig. (5).
Figura 4. Modelo Simulink/Matlab da bancada de dinamˆometro.
Como j´a comentado, o momento de in´ercia ´e o parˆametro que apresenta maior dificuldade de medic¸˜ao. O ensaio de desacelerac¸˜ao recomendado n˜ao ´e pr´atico e exige equipa-mentos de medida de velocidade precisos e de alta taxa de amostragem na aquisic¸˜ao de dados, e que normalmente n˜ao s˜ao dispon´ıveis em instalac¸˜oes industriais. Para contornar estas dificuldades, prop˜oe-se a medida direta do tempo de acelerac¸˜ao (partida do MIT) atrav´es da aquisic¸˜ao da corrente de partida. Assim, usando o multimedidor de energia Fluke 435 [7], ´e verificado que o tempo de partida do motor ´e de 0,306 segundos; medido por meio da aquisic¸˜ao da corrente de partida (func¸˜ao inrush).
Na Tabela I s˜ao mostrados os resultados obtidos na simulac¸˜ao e os seus respectivos erros; comparados com os resultados da simulac¸˜ao com o tempo de partida medido. Da an´alise dos resultados, mostrados na Tabela I, ´e necess´ario observar que os erros s˜ao muito elevados; embora os resultados obtidos, segundo a metodologia apresentada neste trabalho, apresentam erros menores que os m´etodos tradicionais [1], [2].
´
E importante destacar tamb´em, que os erros obtidos com
Figura 5. Parˆametros do MIT da bancada do dinamˆometro.
a simulac¸˜ao atrav´es do Simulink/Matlab [5] s˜ao menores e aceit´aveis para a aplicac¸˜ao proposta neste trabalho.
Tabela I
COMPARAC¸ ˜AO ENTRE OS TEMPOS DE PARTIDA CALCULADOS. M´etodo Utilizado Tempo de partida - 0,306 segundos
Valor simulado Erro (%) Lobosco [1] 0,1653 - 45,97
Filippo [2] 0,1844 - 39,75 Circuito equivalente [3] 0,2417 - 21,01 Simulink [5] 0,32 4,58
Considerando que, os parˆametros do modelo do MIT usado no Simulink/Matlab [5], s˜ao os parˆametros determinados pelo programa de especificac¸˜ao desenvolvido neste trabalho; pode-se concluir que, a diferenc¸a nos resultados deve-pode-se apenas `as diferenc¸as entre a simulac¸˜ao em regime permanente e a simulac¸˜ao dinˆamica do sistema carga/motor ensaiado. De fato, o modelo dinˆamico dq0 usado na simulac¸˜ao com o Simulink/Matlab [5], se mostrou mais preciso. Nas Fig. 6 e 7 s˜ao mostrados os resultados das simulac¸˜oes.
VI. CONCLUSAO˜
O m´etodo proposto e implementado neste trabalho, ´e uma ferramenta adequada e simples para a simulac¸˜ao de
aciona-Figura 6. Curvas de Torque: Simulac¸˜ao em Regime Permanente.
Figura 7. Curvas de Torque: Simulac¸˜ao Dinˆamica.
mentos el´etricos, com o objetivo de especificar apropriada-mente motores de induc¸˜ao trif´asicos, buscando uma maior eficiˆencia energ´etica. Pode ser citado, por exemplo, a faci-lidade para comparar a eficiˆencia de motores de fabricantes diferentes, ou at´e a relac¸˜ao custo benef´ıcio entre um motor padr˜ao e um motor de alto rendimento. ´E importante destacar que, esta ferramenta al´em de poder ser utilizada para selec¸˜ao e especificac¸˜ao de motores; tamb´em pode ser usada na an´alise do comportamento e desempenho de motores em operac¸˜ao, comparando-se os resultados de simulac¸˜ao com as grandezas medidas no campo. Foi feita a implementac¸˜ao computacional, em Matlab [5], da metodologia para a selec¸˜ao e especificac¸˜ao de motores de induc¸˜ao trif´asicos, utilizando os parˆametros do circuito equivalente do MIT, calculados atrav´es dos dados de catalogo de fabricantes [3]. E tamb´em foi implementada, a metodologia proposta por [1] e [2] para a selec¸˜ao de motores. As metodologias propostas foram verificadas atrav´es de ensaio para obtenc¸˜ao do tempo de acelerac¸˜ao do MIT. Observa-se que, os resultados obtidos com a metodologia proposta s˜ao mais precisos do que os resultados obtidos pelas metodologias
tradicionais [1], [2], principalmente, se for usada a simulac¸˜ao dinˆamica do sistema motor/carga. Entretanto, os elevados erros observados na estimativa do tempo de acelerac¸˜ao, mostram que o estudo e an´alise das equac¸˜oes emp´ıricas, para a estimativa do conjugado m´edio de acelerac¸˜ao, deve ser aprofundado. Como sugest˜ao para a continuidade dos trabalhos, prop˜oe-se a execuc¸˜ao de um maior n´umero de ensaios de tempo de acelerac¸˜ao e, como estrat´egia, ´e indicada a possibilidade da avaliac¸˜ao de motores acionando volantes de in´ercia, de valores precisamente conhecidos. Conclui-se que, a pesquisa de modelos mais simples e precisas para aplicac¸˜oes de campo ser˜ao sempre bem vindas.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem `a ELETROBR ´AS (Convˆenio ECV-023/2007A Eletrobr´as/ UFSJ) pela implantac¸˜ao do Laborat´orio de Otimizac¸˜ao de Sistemas Motrizes - LOSIM na UFSJ e `a FAPEMIG pelo apoio financeiro.
REFERENCIASˆ
[1] O. S. Lobosco and J. L. P. C. Dias, Selec¸˜ao e Aplicac¸˜ao de Motores El´etricos. MCGraw-Hill, 1988.
[2] G. J. F. , Motor de Induc¸˜ao. Erica, 2000.´
[3] J. T. Assunc¸˜ao, “An´alise e especificac¸˜ao de motores de induc¸˜ao trif´asicos com rotor tipo gaiola controlados atrav´es do valor eficaz e freq¨uˆencia da tens˜ao do estator,” Master’s thesis, Universidade Federal de Itajub´a, 1999. [4] A. B. de Normas T´ecnicas, M´aquinas El´etricas Girantes - M´aquinas de Induc¸˜ao - Determinac¸˜ao Das Caracter´ısticas, Associac¸˜ao Brasileira de Normas T´ecnicas, 2003.
[5] M. S. R2007a, The Language of Technical Computing, The MathWorks, Inc, 2007.
[6] PROCEL/Eletrobr´as, BD Motor Software Para Viabilizar Econo-mia e Energia Em Motores de Induc¸˜ao Trif´asicos., Eletrobr´as, htpp://www.procelinfo.com.br, 2006.
[7] F. Corporation, Power Quality Analyzer Fluke 435, Fluke Corporation, 2006.
