Resumo—Atualmente, a preocupação com a eficiência
energética de processos está cada vez mais em pauta. Distante disto, têm-se as indústrias como maiores consumidores de energia elétrica, onde, via de regra, estas contêm um grande consumo de energia através da utilização de motores elétricos de indução. Assim, um bom trabalho de eficiência energética nestes motores se mostra de grande valia. Ressalta-se que há diversos estudos na literatura em que se analisam os impactos da Qualidade da Energia Elétrica em motores, entretanto, estes são normalmente focados em simulações computacionais ou ensaios laboratoriais. Dentro desta perspectiva, foi realizadas medições em 916 motores de indústrias de todo estado do Paraná, tendo por meta a realização de um levantamento da real situação das redes em que tais motores estão conectados, bem como o seu impacto. Portanto, o presente artigo vem apresentar os principais resultados referentes a tal pesquisa de campo.
Palavras chave—Análise estatística, campanha de medição,
eficiência energética, motor de indução trifásico, qualidade da energia elétrica.
I. INTRODUÇÃO
ESDE a década de oitenta quando o Ministério de Minas e Energia criou o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL), é crescente a preocupação com utilização “responsável” da energia elétrica. No entanto, apenas a partir do ano de 2001, quando houve o evento da racionalização da energia, o programa ganhou maior destaque.
Dentro deste cenário, destaca-se que mesmo com um maior número de consumidores residenciais, as indústrias ainda são as maiores responsáveis pelo consumo da energia elétrica gerada no Brasil [1]. Vale destacar também que mesmo as indústrias possuindo características muito distintas, o grande consumo resultante da utilização de motores elétricos é quase que uma regra. Em [02], é relatado que 50% do consumo de energia elétrica deste setor é advindo de motores elétricos. A mesma aponta também que 78% das vendas de motores para
Os autores expressam seus agradecimentos à COPEL Distribuição pelo projeto de P&D o qual viabilizou esta pesquisa.
A. F. Bonelli, arthur.bonelli@lactec.org.br; A. R. Aoki, aoki@lactec.org.br; M. D. Teixeira, mateus.teixeira@lactec.org.br; A. L. Langner, andre.langner@lactec.org.br; W. E. Souza, wyrllen.souza@lactec.org.br – Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento – LACTEC.
F. A. Filipini, fabio@graphusenergia.com.br – Graphus Energia. R. A. Nehls, ronoel@copel.com – Companhia Paranaense de Energia – COPEL.
Tel. +55 41 3361-6868, Fax +55 41 3361-6007.
as indústrias brasileiras são constituídas por Motores de Indução Trifásicos (MITs). Assim, têm-se a ressalva, de que um bom trabalho de eficiência energética nos MITs é de grande valia.
Não obstante a esta constatação, vale destacar que há uma grande quantidade de estudos analisando os efeitos da Qualidade da Energia Elétrica (QEE) nos MITs [03-09]. Todavia, praticamente todos estes são focados em motores via simulações computacionais ou ensaios laboratoriais, evidenciando que, não há um conhecimento mais amplo de como é a realidade das redes elétricas industriais onde os motores estão conectados, ou seja, quais os distúrbios de QEE realmente estão aplicados aos MITs e quais suas intensidades.
Diante desta realidade, o Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento (LACTEC) vem conduzindo um Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento financiado pela Companhia Paranaense de Energia (COPEL) onde o foco principal é a melhoria da eficiência energética em motores de indução trifásicos quando estes são alimentados por redes não ideais.
A princípio, para suprir a deficiência do conhecimento da real condição em que os motores se encontram, foi realizada uma extensa campanha de medição em diversas indústrias atendidas pela COPEL. Assim, o presente trabalho vem relatar os principais resultados referentes a tal pesquisa.
II. CAMPANHA DE MEDIÇÃO
O primeiro passo foi a realização do dimensionamento e sorteio das amostras dos consumidores industriais pertencentes à área de concessão da COPEL. Mesmo a pesquisa de campo sendo voltada para os motores das indústrias, e não para as indústrias propriamente ditas, o cálculo das amostras e o sorteio foram feitos com base nas indústrias, pois não havia nenhum levantamento relacionado ao número de motores do parque industrial do Paraná.
A próxima etapa voltou-se para a realização de um filtro, em que fossem retiradas todas as indústrias tidas como pequenas, pois estas contêm um restrito número de motores, não viabilizando economicamente a ida até as mesmas.
Após esta ação, voltou-se o processo de comunicação e convencimento do benefício da empresa em participar da pesquisa, o qual seria o recebimento de um relatório de cada motor apontando a viabilidade de troca ou não deste.
Desta forma, foram realizadas medições em 916 motores de 12 indústrias distribuídas em todo o estado do Paraná. Tais medições ocorreram no período de abril a novembro de 2011.
A. F. Bonelli, A. R. Aoki, M. D. Teixeira, A. L. Langner, W. E. Souza, F. A. Filipini, R. A. Nehls
Panorama do Impacto da Qualidade da Energia
Elétrica Aplicada aos Motores das Indústrias do
Estado do Paraná
Assim, os motores mensurados foram divididos por tipos (standard, alto rendimento e rebobinado) e faixas de potências. A Tabela I apresenta o número de motores medidos em cada categoria.
TABELA I
NÚMERO DE MOTORES MENSURADOS E CLASSIFICADOS POR TIPO (STANDARD, ALTO RENDIMENTO E REBOBINADO) E FAIXAS DE POTÊNCIA
Faixa de Potência (CV)
Motores de Indução Trifásicos Standard Alto
Rendimento Rebobinado Subtotal Até 1 46 12 51 109 Maiores que 1 a 10 243 59 121 423 Maiores que 10 a 40 93 26 100 219 Maiores que 40 a 300 69 35 40 144 Acima de 300 5 5 11 21 Subtotal 456 137 323 TOTAL 916
III. ANÁLISES ESTATÍSTICAS
Foram selecionadas cinco variáveis, as quais foram consideradas como as de maior influência no desempenho dos motores de indução. Estas são: rendimento, carregamento, média aritmética das tensões de alimentação, desequilíbrio de tensão (FD) e distorção harmônica total de tensão (DTT).
Ressalta-se que as medições do desequilíbrio de tensão e da distorção harmônica total de tensão estão em consonância com a norma nacional, o PRODIST/ANEEL – Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – Módulo 8 [10], e com as normas internacionais do IEC – International Electrotechnical Comission - 61000-4-30 [11] e do IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers - Std 1159-1995 [12].
A. Motores standard
Na sequência, têm-se as tabelas II, III, IV, V e VI, as quais apresentam a análise estatística descritiva dos motores standard, respectivamente, de potência: até 1 CV; maiores que 1 até 10 CV; maiores que 10 até 40 CV; maiores que 40 até 300 CV e maiores que 300 CV.
TABELA II
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES STANDARD ATÉ 1 CV
Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 69,4939 91,2413 0,9626 0,4024 1,7913 Desvio Padrão 3,6932 15,5350 0,0291 0,1207 0,8374 Mínimo 64,3500 50,0200 0,9200 0,1900 1,0000 Máximo 79,3000 108,3500 1,0300 0,6900 4,8000 O rendimento destes motores apresentou uma baixa média,
o que é esperado pelo fato de serem de baixa potência. Já o carregamento contém uma média alta, no entanto o seu desvio padrão é altíssimo. Por sua vez, as tensões em nenhuma medição saíram da faixa tida como adequada pelo PRODIST. Ressalta-se que os motores mensurados estão conectados em tensões de valor nominal abaixo de 1 kV, e para estes níveis de tensão o PRODIST não trabalha com valores em pu, e sim com valores de tensão RMS. Desta forma, os valores para cada tensão têm algumas pequenas variações, ou seja, arredondamentos. Como o presente artigo trabalha com valores em pu, a fim de correlacionar todos os motores, serão utilizados valores limites médios em pu os quais são apresentados na norma para estas tensões, a saber: faixa crítica superior: 1,06 pu; faixa precária superior: 1,04 pu; faixa precária inferior: 0,91 pu; faixa crítica inferior: 0,86 pu. Voltando-se para o desequilíbrio de tensão, este obteve uma média de 0,40% e valor máximo de 0,69%, o que é bem abaixo do valor de referência estipulado pela regulamentação nacional (2,00%). Por fim, a distorção harmônica total de tensão apresentou uma média de 1,79% e máxima de 4,80%, valores também muito abaixo dos recomendados pelo PRODIST, o qual é de 10,00%.
TABELA III
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES STANDARD MAIORES QUE 1 ATÉ 10 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 82,6931 81,1951 0,9827 0,2803 2,6379 Desvio Padrão 3,5147 18,0043 0,0167 0,1750 2,0507 Mínimo 66,3700 29,2800 0,9400 0,0200 1,0000 Máximo 92,5000 112,8100 1,0500 1,0100 4,7000 Para os motores standard maiores que 1 até 10 CV, o rendimento apresenta uma média um pouco elevada em comparação à faixa de potência anterior, mas ainda baixa. O carregamento contém também baixa média. Por sua vez, as tensões resultaram em uma boa média, mas houve caso em que a mesma chegou à faixa precária. Voltando-se para o desequilíbrio, este obteve uma média de 0,28% e 1,01% de máximo, ficando abaixo da norma nacional. Por fim, a DTT apresentou média de 2,64% e máxima de 4,70%, também abaixo do que recomenda o PRODIST.
TABELA IV
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES STANDARD MAIORES QUE 10 ATÉ 40 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 88,7897 69,1455 0,9890 0,3711 2,7602 Desvio Padrão 2,0044 16,8361 0,0266 0,1949 1,2204 Mínimo 84,1200 30,4300 0,9300 0,0300 1,2000 Máximo 94,4300 97,3300 1,1400 0,9800 8,3000 O valor do rendimento dos motores standard maiores que 10 até 40 CV apresentou uma média de 88,79%. Já o seu carregamento mostrou-se na média de 69,15%, com valor
mínimo de 30,43%, muito baixo para tal potência de motor. Por sua vez, as tensões apresentaram uma média dentro dos valores adequados, mas houve caso em que a mesma chegou à faixa crítica. Com respeito ao desequilíbrio de tensão, este, mais uma vez, se encontra abaixo da norma nacional. Já a distorção harmônica total de tensão apresentou média de 2,76% (baixo nível) e máxima de 8,30%, quase chegando ao nível de recomendação do PRODIST.
TABELA V
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES STANDARD MAIORES QUE 40 ATÉ 300 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 90,9912 72,3077 0,9909 0,3362 2,8275 Desvio Padrão 1,8037 16,1294 0,0237 0,2049 1,3648 Mínimo 86,5300 39,8500 0,9400 0,0500 1,1000 Máximo 95,5200 107,1400 1,0600 1,1600 8,2000 Nos motores standard maiores que 40 até 300 CV, o rendimento apresentou média acima de 90%, fato justificável por serem motores de grande porte, enquanto o carregamento foi de 72,31%. Já as tensões chegaram ao limiar entre as faixas superiores precária e crítica. Da mesma forma como anteriormente, os níveis de desequilíbrio de tensão e DTT, permaneceram dentro da recomendação do PRODIST.
TABELA VI
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES STANDARD MAIORES QUE 300 CV
Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 95,1660 75,2720 0,9820 0,3960 1,3600 Desvio Padrão 1,0184 5,9001 0,0045 0,1733 0,2702 Mínimo 94,0900 68,5600 0,9800 0,1300 1,0000 Máximo 96,6300 83,7500 0,9900 0,5700 1,7000 O rendimento dos motores standard maiores que 300 CV apresenta uma média altíssima, acima de 95% relatando um ótimo desempenho destes motores, e o carregamento está, em média, em 75,27%, fato normal, pois em altas potências, a variabilidade de potências nominais é reduzida. Por sua vez, as tensões estão todas dentro do limite adequado, assim com o desequilíbrio de tensão, (média de 0,40% e máximo de 0,57%) e a distorção harmônica total de tensão (média de 1,36% e máximo de 1,70%).
Na sequência, têm-se a Tabela VII, a qual apresenta o coeficiente de correlação entre o rendimento e as outras variáveis dos motores standard. Ressalta-se que este coeficiente varia de 1,0 a -1,0. Assim, quanto mais próximo dos limites, os dados comparados apresentam correlação estatística, podendo ser proporcional, se positivo, ou inversamente proporcional, se negativo. Já os valores próximos de 0,0 sugerem correlação nula.
Nota-se que para o carregamento, salvo nas faixas de motores até 1 CV e maiores que 300 CV, a correlação é sempre positiva, ou seja, com o aumento do carregamento há
também um aumento do rendimento. Já para a tensão, houve grande disparidade nas correlações. Quanto ao desequilíbrio, a correlação ficou negativa para todas as faixas de potência, exceto em uma que o valor ficou próximo de nulo, indicando que quanto maior o desequilíbrio, menor o rendimento. Já para a distorção harmônica total de tensão, como na tensão, houve uma grande disparidade nos resultados.
TABELA VII
CORRELAÇÕES ENTRE O RENDIMENTO E AS OUTRAS VARIÁVEIS DOS MOTORES STANDARD Potência (CV) Rendimento x Carregam. Rendimento x Tensão Rendimento x FD Rendimento x DTT Até 1 -0,190678 0,552794 -0,123397 0,292062 Maiores que 1 até 10 0,23746 -0,187613 -0,139301 0,0341513 Maiores que 10 até 40 0,563951 0,023495 -0,041687 -0,0443036 Maiores que 40 até 300 0,451219 -0,0763 0,012879 -0,09382 Maiores que 300 -0,641367 0,803637 -0,735911 0,907873
B. Motores de alto rendimento
Dando sequência, as tabelas VIII a XII apresentam a análise estatística descritiva dos motores de alto rendimento.
TABELA VIII
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES ALTO RENDIMENTO ATÉ 1 CV
Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 78,7617 77,3767 0,9875 0,5050 1,5417 Desvio Padrão 4,2487 11,2809 0,0087 0,5987 1,2243 Mínimo 69,6200 58,6000 0,9800 0,0800 1,0000 Máximo 82,0300 99,9600 1,0100 2,1000 5,4000 Para os motores alto rendimento até 1 CV o rendimento apresenta uma média baixa, o que é esperado por ser um grupo de baixa potência nominal. Por sua vez, a média do carregamento ficou em 77,38%. Quanto aos níveis de tensões, ao desequilíbrio de tensão e à distorção harmônica total de tensão, nenhuma das amostras analisadas ultrapassou os limites do PRODIST.
TABELA IX
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES ALTO RENDIMENTO MAIORES QUE 1 ATÉ 10 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 87,4047 73,1190 0,9842 0,3447 1,9441 Desvio Padrão 2,0850 15,9305 0,0093 0,1453 0,7607 Mínimo 82,3500 45,7200 0,9600 0,0600 1,1000 Máximo 91,5200 109,3000 1,0100 0,7200 5,3000 Nos motores alto rendimento maiores que 1 até 10 CV, a média do rendimento foi de 87,40%, cerca de 10% acima do grupo anterior. Já o carregamento ficou abaixo de 75%. E, quanto aos indicadores de Qualidade da Energia Elétrica,
como no caso anterior, em nenhum momento estes ultrapassaram os indicadores do PRODIST.
TABELA X
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES ALTO RENDIMENTO MAIORES QUE 10 ATÉ 40 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 91,8242 76,4835 0,9762 0,2115 2,3769 Desvio Padrão 1,0529 12,3674 0,0210 0,1273 0,5523 Mínimo 89,3900 45,2300 0,9600 0,0500 1,0000 Máximo 94,1200 97,7700 1,0500 0,4900 3,5000 O grupo de motores de alto rendimento maiores que 10 até 40 CV apresentou, em seu rendimento, média acima de 90% e, no carregamento, média ligeiramente superior a 75%. Por sua vez, as tensões tiveram boa média, mas houve caso em que a mesma chegou à faixa precária. Voltando-se para o desequilíbrio de tensão e DTT, estes ficaram abaixo dos valores recomendados pelo PRODIST.
TABELA XI
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES ALTO RENDIMENTO MAIORES QUE 40 ATÉ 300 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 93,5774 77,3677 0,9906 0,4431 1,8200 Desvio Padrão 1,5673 15,5860 0,0251 0,4120 1,0908 Mínimo 90,3600 44,4600 0,9200 0,0500 1,1000 Máximo 97,2800 108,6300 1,0500 2,2400 6,7000 Nos motores de alto rendimento maiores que 40 até 300 CV o rendimento apresentou média alta, fato justificável por serem motores de grande porte. Já o carregamento contém uma média de 77,37% e altíssimo desvio padrão. As tensões, como no caso anterior, tiveram boa média, mas houve amostra em que a mesma chegou à faixa precária. Quanto ao desequilíbrio de tensão, este obteve uma média de 0,44% (baixo valor) e valor máximo de 2,24% o qual ultrapassou em 12% a recomendação do PRODIST. Por fim, a DTT apresentou valores abaixo do recomendado pela norma nacional.
TABELA XII
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES ALTO RENDIMENTO MAIORES QUE 300 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 95,3240 91,5480 1,0060 0,2320 2,1400 Desvio Padrão 0,5380 4,3999 0,0167 0,1397 1,2896 Mínimo 94,8200 86,1200 0,9800 0,0300 1,2000 Máximo 96,1900 96,8100 1,0200 0,3900 4,4000 Para os motores de alto rendimento maiores que 300 CV o rendimento apresenta uma média altíssima, acima de 95% e um baixo desvio padrão, relatando um ótimo desempenho destes. O carregamento também obteve boa média, esta sendo acima de 90%. E, por fim, os indicadores de QEE não
ultrapassaram os valores descritos na regulamentação nacional. Seguindo, têm-se a Tabela XIII, a qual apresenta o coeficiente de correlação entre o rendimento e as outras variáveis dos motores de alto rendimento.
TABELA XIII
CORRELAÇÕES ENTRE O RENDIMENTO E AS OUTRAS VARIÁVEIS DOS MOTORES ALTO RENDIMENTO Potência (CV) Rendimento x Carregam. Rendimento x Tensão Rendimento x FD Rendimento x DTT Até 1 -0,5999 0,030266 -0,81632 -0,69946 Maiores que 1 até 10 0,391314 -0,18138 -0,26799 -0,25473 Maiores que 10 até 40 0,256622 -0,16503 -0,42248 -0,24113 Maiores que 40 até 300 0,288134 0,233099 -0,26624 -0,03582 Maiores que 300 -0,27303 0,168847 -0,40159 -0,4064
Nota-se que para o carregamento, salvo as faixas motores até 1 CV e maiores que 300 CV, a correlação é sempre positiva, ou seja, com o aumento do carregamento há também um aumento do rendimento. Já para a tensão, houve grande disparidade nas correlações. Quanto ao desequilíbrio, todas as correlações são negativas, indicando que quanto maior o desequilíbrio, menor o rendimento. E para a distorção harmônica total de tensão, todas as correlações também são negativas, indicando que quanto maior a distorção, menor o rendimento.
C. Motores rebobinados
As tabelas XIV, XV, XVI, XVII e XVIII apresentam a análise estatística descritiva dos motores rebobinados.
TABELA XIV
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES REBOBINADOS ATÉ 1 CV
Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 70,6014 92,6524 0,9775 0,7245 2,1628 Desvio Padrão 1,2118 16,8130 0,0310 0,3979 1,3816 Mínimo 65,4400 43,3000 0,9300 0,1100 1,1000 Máximo 72,1900 113,3000 1,0500 1,9400 7,3000 Os motores rebobinados até 1 CV apresentaram rendimento com uma média baixa, fato já esperado. Já o carregamento contém uma média alta, no entanto o seu desvio padrão está altíssimo. Quanto às tensões, esta apresentou caso em que foi ultrapassado o limite precário superior. O desequilíbrio e a distorção de tensão forneceram boas médias, no entanto os valores máximos se aproximaram dos limites do PRODIST.
Em relação aos motores rebobinados maiores que 1 até 10 CV, o rendimento apresenta uma média ligeiramente superior a 80% e para o carregamento a média ficou pouco abaixo de 70%. Por sua vez, as tensões tiveram boa média, mas houve caso em que a mesma chegou à faixa precária.
TABELA XV
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES REBOBINADOS MAIORES QUE 1 ATÉ 10 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 81,7411 69,1418 0,9873 0,4836 2,0629 Desvio Padrão 1,3835 14,8374 0,0231 0,5209 0,9405 Mínimo 76,2500 18,0900 0,9400 0,0300 1,1000 Máximo 86,3500 99,3000 1,0500 4,5400 9,0000 Voltando-se para o desequilíbrio de tensão, este obteve uma média de 0,48% (bom nível), no entanto, o seu valor máximo foi de 4,54%, ultrapassando em mais de 100% o nível de referência do PRODIST. Quanto à DTT, esta máxima de 9,00%, quase chegando ao nível de recomendação nacional.
TABELA XVI
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES REBOBINADOS MAIORES QUE 10 ATÉ 40 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 89,3073 76,3671 0,9976 0,3203 3,0690 Desvio Padrão 1,2969 15,8314 0,0322 0,1834 2,1514 Mínimo 84,8400 40,6400 0,9300 0,0300 0,8000 Máximo 94,1600 113,8300 1,0600 0,8800 9,5000 Para os motores rebobinados maiores que 10 até 40 CV, o rendimento apresenta uma média próxima de 90% e carregamento acima de 75%. Por sua vez, as tensões tiveram boa média, mas houve caso em que a mesma chegou ao limiar da faixa crítica superior. O desequilíbrio de tensão se mostrou dentro dos níveis estipulados na regulamentação nacional e a distorção harmônica total de tensão apresentou, mais uma vez, máximo muito próximo ao limite recomendado pelo PRODIST.
TABELA XVII
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES REBOBINADOS MAIORES QUE 40 ATÉ 300 CV Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 91,5112 68,7858 0,9973 0,4163 2,9525 Desvio Padrão 1,9381 17,6772 0,0192 0,5946 2,4410 Mínimo 86,7400 31,7700 0,9600 0,0300 1,1000 Máximo 95,7200 112,3500 1,0400 3,6400 9,8000 Nos motores rebobinados maiores que 40 até 300 CV, o rendimento apresenta uma média acima de 90% e o carregamento abaixo de 70%. Já as tensões, houve caso em que a mesma chegou ao limiar da faixa precária superior. No desequilíbrio de tensão, este obteve baixa média e valor máximo de 3,64%, o que é muito superior aos níveis de referência do PRODIST. Por fim, a DTT apresentou, como nos últimos dois casos, valor máximo no limiar do recomendado pelo PRODIST.
Para o grupo dos motores rebobinados maiores que 300 CV, o rendimento apresenta uma média alta, aproximadamente 95%. Já o carregamento contém média em torno de 78%.
TABELA XVIII
ESTATÍSTICA DESCRITIVA DOS MOTORES REBOBINADOS MAIORES QUE 300 CV
Indicador Estatístico Rendimento (%) Carregamento (%) Tensão (pu) FD (%) DTT (%) Média 94,5836 77,8527 0,9864 0,3318 1,4182 Desvio Padrão 0,4250 7,4574 0,0067 0,2164 0,1401 Mínimo 93,8500 68,5500 0,9800 0,0500 1,2000 Máximo 95,2900 92,2900 1,0000 0,7300 1,6000 Quanto aos níveis de tensões, ao desequilíbrio de tensão e à distorção harmônica total de tensão, nenhuma das amostras analisadas ultrapassou os limites do PRODIST.
TABELA XIX
CORRELAÇÕES ENTRE O RENDIMENTO E AS OUTRAS VARIÁVEIS DOS MOTORES REBOBINADOS Potência (CV) Rendimento x Carregam. Rendimento x Tensão Rendimento x FD Rendimento x DTT Até 1 0,722169 -0,472047 -0,34133 -0,233587 Maiores que 1 até 10 0,631352 0,00069344 -0,249928 0,248812 Maiores que 10 até 40 0,339429 0,0470657 -0,0148069 -0,159347 Maiores que 40 até 300 0,57774 0,090846 -0,50252 0,230164 Maiores que 300 -0,348991 0,0539419 -0,516569 0,0592335
Nota-se que para o carregamento, salvo a faixa motores maiores que 300 CV, a correlação é sempre positiva, ou seja, com o aumento do carregamento aumenta-se o rendimento. Já para a tensão, quase todas as correlações deram próximas de nulo. Quanto ao desequilíbrio, mais uma vez, todas as correlações são negativas, indicando que quanto maior o desequilíbrio, menor o rendimento. E, por fim, na distorção harmônica total de tensão houve uma grande disparidade nos resultados.
IV. CONCLUSÕES
O presente artigo apresentou os resultados de uma análise estatística referente aos dados de medições em 916 motores de indução de indústrias de todo estado do Paraná.
Assim, verificou-se a partir das medições nos barramentos dos motores que as médias aritméticas das amplitudes das tensões, do desequilíbrio de tensão e da distorção harmônica total de tensão não ultrapassaram os valores citados no PRODIST. No entanto, houve casos em que as tensões chegaram a níveis precários e críticos, o desequilíbrio de tensão, em um caso, ultrapassou mais de 100% do valor de referência e a distorção de tensão chegou ao limiar do valor máximo recomendado.
Quanto à correlação do rendimento dos motores com as demais variáveis, pode-se contar que:
• O carregamento é uma variável que, em geral, contém correlação positiva com o rendimento dos motores, indicando que quanto maior o carregamento, maior o
rendimento;
• Na tensão houve grande disparidade nas correlações, não indicando qualquer tendência sua em relação ao rendimento dos motores;
• O desequilíbrio de tensão apresentou, em suma, boas correlações com o rendimento, e estas sempre com valores negativos, destacando que quanto maior o desequilíbrio da tensão, menor é o rendimento do motor; • A distorção harmônica total de tensão demostrou um
padrão apenas para os motores de alto rendimento, onde as correlações foram todas negativas. Assim, quando há um aumento na distorção da tensão de alimentação, há uma queda do rendimento destes motores.
Ressalta-se que as conclusões supraditas foram tiradas a partir das análises estatísticas das presentes variáveis, no entanto, todos os motores foram medidos em condições reais de operação, onde diversos fatores podem ter influenciado os resultados. Assim, deve-se ter em mente que tais conclusões apenas indicam possíveis correlações, e não a constatação total de tais fatos.
REFERÊNCIAS
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energia elétrica do Brasil. 3. ed. Brasília, 2008. 236 p.
[2] FRANCISQUINI, Aislan Antônio. Estimação de Curvas de Carga em
Pontos de Consumo e em Transformadores de Distribuição. 94 f.
Dissertação (Mestrado) - Curso de Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista “Júlio De Mesquita Filho”, Ilha Solteira, Brasil, 2006.
[3] SOUTO, Olívio Carlos Nascimento. Modelagem e análise do
desempenho térmico de motores de indução sob condições não ideais de alimentação. 384 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia
Elétrica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2001. [4] ARFAT, Siddique; S., Yadava G.; SINGH, Bhim. Effects of Voltage
Unbalance on Induction Motors. IEEE International Symposium on
Electrical Insulation, Indianápolis, 2004.
[5] SOUTO, Olívio C. N.; OLIVEIRA, José C.; VILELA, José H.; NETO, Luciano M. Efeitos da Qualidade da Energia Elétrica sobre a
Operação de Motores de Indução Trifásicos. VIII Conferência
Brasileira sobre Qualidade da Energia Elétrica, Blumenau, 2009. [6] DE ABREU, J. Policarpo G.; DE SA, Jocélio S.; HADO, Claudio C.
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and Quality of Power, 2004.
[7] MIRABBASI, Davar; SEIFOSSADAT, Ghodratollah; HEIDARI, Mehrdad. Effect of Unbalanced Voltage on Operation of Induction
Motors and Its Detection. IEEE Transaction, 2009.
[8] MÕLDE, H.; VINNAL, T.; BELDJAJEV, V. Harmonic Losses in
Induction Motors Caused by Voltage Waveform Distortions.
Electric Power Quality and Supply Reliability Conference, 2010. [9] DUARTE, Silvio Xavier; KAGAN, Nelson. A Power-Quality Index to
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Delivery, 2010.
[10] ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil). PRODIST –
Pocedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional/Módulo 08 – Qualidade da Energia Elétrica.
Disponível em: <http://www.aneel.gov.br>. Acesso em: 12 jan. 2012. [11] IEC – International Electrotechnique Commission. IEC 61000-4-30 –
Testing and measurement techniques – Power quality measurement methods. 2008.
[12] IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. IEEE Std
1159-1995 – Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality. 1995.
BIOGRAFIAS
Arthur Fernando Bonelli é graduado em Engenharia
Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia em 2008 e mestre em Qualidade da Energia Elétrica pela mesma instituição em 2010. Atualmente é pesquisador do Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento - LACTEC. Têm atuado em diversos projetos de P&D, estudos técnicos, consultorias e treinamentos. Têm experiências em qualidade da energia elétrica, geração eólica, máquinas elétricas, conversores de potência e modelagens de equipamentos na plataforma ATP.
Alexandre Rasi Aoki é doutor em Engenharia Elétrica
pela Universidade Federal de Itajubá em 2003. Pesquisador Sênior no Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento e Professor Adjunto da Universidade Federal do Paraná. Coordenador de vários projetos de P&D ANEEL e orientador de dezenas de dissertações de mestrado. As principais áreas de pesquisa são inteligência computacional, desenvolvimento de soluções inteligentes para problemas de sistemas elétricos de potência e smart grids. Membro do Comitê C6 sobre Sistemas de Distribuição e Geração Distribuída do Cigré.
Mateus Duarte Teixeira é graduado em Engenharia
Industrial Elétrica pela Universidade Federal de São João del-Rei (2001) e mestre em Qualidade de Energia pela Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia (2003). Foi responsável pela implantação da área de Qualidade de Energia no Brasil da ARTECHE EDC. Atualmente é pesquisador do Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento onde têm atuado em projetos de P&D, estudos técnicos e consultorias.
André Luiz Langner é graduando em Engenharia
Elétrica na Universidade Federal do Paraná. Foi bolsista do Programa de Educação Tutorial onde participou de atividades nas áreas de ensino, pesquisa e extensão. Atualmente é estagiário no Instituto de Pesquisa para o Desenvolvimento onde desenvolve atividades nas áreas de qualidade de energia elétrica, com ênfase em motores elétricos, e energia eólica.
Wyrllen Everson de Souza é graduado em Matemática
pela Faculdade Estadual de Educação Ciências e Letras de Paranavaí (2005), possui mestrado em Métodos Numéricos em Engenharia pela Universidade Federal do Paraná (2008) e é doutorando no Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos para Engenharia. Atualmente é professor colaborador do departamento de estatística da Universidade Federal do Paraná.
Fábio Antonio Filipini é graduado em Engenheira
Elétrica pela Universidade Federal do Mato Grosso em 1988 e conclui o mestrado em Energia e Ciências Desde 2005 é Professor no Curso de Especialização em Eficiência Energética na Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Em 1991 fundou a Graphus Energia onde atualmente trabalha como Consultor em Eficiência Energética.
Ronoel Anderson Nehls possui graduação em
Engenharia Elétrica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná em 1986 e Pós Graduações em Gestão Empresarial 1995, Gerência da Manutenção em 1996 e Gestão em Eficiência Energética 1999. Atualmente é Engenheiro da Copel. Têm coordenado diversos projetos de Eficiência Energética e gerenciado P&Ds.
