Top PDF Detecção de defeitos em motores de indução trifásicos através da avaliação do comportamento térmico

Detecção de defeitos em motores de indução trifásicos através da avaliação do comportamento térmico

Detecção de defeitos em motores de indução trifásicos através da avaliação do comportamento térmico

O motor de indução trifásico possui amplo uso na sociedade moderna, pois pode ser utilizado em praticamente qualquer aplicação. Apesar de possuírem alta durabilidade, os motores estão sujeitos a esforços que poderão causar defeitos e falhas, e consequentemente, paradas indesejáveis. Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de métodos de detecção de defeitos em motores de indução trifásicos, em que desenvolveu-se dois modelos matemáticos que simulam o comportamento térmico do motor para determinadas condições de operação, a fim de verificar qual dos modelos apresenta melhor resultado em comparação com os dados obtidos nos ensaios realizados. A partir de dados de entrada (tensão trifásica, corrente trifásica e escorregamento) e dados de saída (temperatura), o objetivo foi encontrar um modelo que descreva as condições de funcionamento do motor. Os modelos escolhidos para o estudo foram a Regressão Linear Múltipla e a Modelagem em Espaço de Estados. Para o estudo, realizou-se ensaios com o rotor normal para determinação dos dados e comparação com o rotor com barra aberta, além disso, os dados obtidos foram normalizados para aplicação dos dois métodos. A partir dos resultados obtidos, analisou-se o desempenho de cada método, identificando o mais adequado para se modelar o sistema e detectar defeitos, bem como indicar condições anormais de funcionamento. Foi realizado a validação com novos dados e assim obteve-se a confirmação que o modelo em Espaço de Estados foi o mais eficaz para se estimar a temperatura e consequentemente, detectar defeitos.
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Avaliação dos ensaios de descargas parciais e de rotor bloqueado como formas de detecção de defeitos de fabricação em estatores de motores de indução monofásicos

Avaliação dos ensaios de descargas parciais e de rotor bloqueado como formas de detecção de defeitos de fabricação em estatores de motores de indução monofásicos

Como parte da garantia da qualidade na produção de estatores de motores de indução monofásicos, são empregados vários ensaios elétricos de rotina, visando assegurar a conformidade do produto. Tipicamente, tais ensaios são: resistência elétrica, tensão aplicada, surto elétrico e sentido de rotação. Em linhas de elevado fluxo de produção de estatores, esses ensaios nem sempre conseguem a efetividade desejada, permitindo que peças não conformes cheguem ao cliente. Visando aprimorar a detecção de defeitos de fabricação de estatores, este trabalho realiza uma pesquisa da aplicabilidade de dois ensaios não usuais para esse propósito: descargas parciais em baixa tensão e rotor bloqueado, como complemento aos testes usuais. Para o ensaio de descargas parciais, a partir da literatura e normas disponíveis, fez-se um estudo teórico das condições que influenciam a atividade e detecção desse fenômeno. Para o ensaio de rotor bloqueado, empregando uma bancada protótipo desenvolvida no âmbito desta dissertação, fez-se um estudo experimental dos sinais de corrente e de torque para um modelo de estator monofásico. Apresentam-se as limitações encontradas para cada método e sua potencial utilidade como ferramenta para detecção de defeitos. No caso do ensaio de descargas parciais ficou caracterizado que os níveis máximos de tensão passíveis de aplicação nos estatores em questão não são suficientes para gerar descargas parciais que evidenciem, de forma eficiente, defeitos de fabricação. Para o caso do ensaio de rotor bloqueado, a análise da corrente se mostrou bem mais efetiva do que a do torque, chegando-se a resultados que indicam potencial da técnica como método complementar aos atualmente empregados para identificação de defeitos em estatores.
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Detecção de defeitos em motores de indução pela análise da assinatura da corrente elétrica

Detecção de defeitos em motores de indução pela análise da assinatura da corrente elétrica

A análise da assinatura corrente elétrica ou MCSA (Motor Current Signal Analysis) se refere à avaliação da forma de onda da corrente através da demodulação e análise FFT (Transformada Rápida de Fourier) como explica Penrose (2008, p. 195). Como comentado anteriormente, esta análise é uma simplificação da ESA, que tem a vantagem de comparar os resultados com a tensão podendo dar uma certeza maior dos indicativos de defeitos em motores CA, de poder realizar a análise em motores CC geradores entre outras. O foco deste trabalho é a identificação e previsão de defeitos somente em motores de CA, portanto poderão ser identificados erros utilizando somente o sinal da corrente.
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Estudo de métodos de detecção de curto-circuito entre espiras em estatores de motores de indução trifásicos de baixa tensão: [dissertação]

Estudo de métodos de detecção de curto-circuito entre espiras em estatores de motores de indução trifásicos de baixa tensão: [dissertação]

Atualmente, a maioria dos equipamentos utilizados para o teste de surto aplica um pulso simultaneamente a dois enrolamentos, como por exemplo, duas fases de um motor trifásico, comparando por superposição as formas de onda resultantes através de um osciloscópio ou monitor de vídeo. Pode-se, em casos de motores com características elétricas e construtivas idênticas, e produzidos em larga escala, utilizar um enrolamento padrão como referência para a comparação entre as formas de onda. Por exemplo, caso os dois enrolamentos estejam em concordância, isto é, suas impedâncias bastante próximas, o que equivale a não terem defeitos, as duas formas de onda ficarão sobrepostas. Qualquer discrepância entre as formas de onda indica uma possível falha no isolamento de um dos enrolamentos.
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Métodos de diagnóstico e avaliação do processo de impregnação de estatores de Motores de Indução Trifásicos

Métodos de diagnóstico e avaliação do processo de impregnação de estatores de Motores de Indução Trifásicos

[73]. Paralelamente a este sistema, está a aquisição dos dados lidos para a formação da forma de onda ensaio [84]. É injetada uma tensão entre os pontos a medir (entre um enrolamento e a massa) e, no caso de defeito, poderá surgir um arco elétrico entre os dois elementos, detetado no medidor de onda-choque através de uma variação do sinal de saída. A tensão de pico da onda deve também ser medida, pois se for inferior à tensão programada para o ensaio, isto quer dizer que a bobina está com defeito no isolamento [73]. Neste ensaio, o nível de tensão utilizado é mais reduzido que o dos testes de rigidez dielétrica [73]. Na Figura 3.2 está apresentada a forma de onda obtida ao realizar-se um ensaio de onda-choque a um enrolamento de um estator. O procedimento repete-se a todas as bobinas do estator, de modo a verificar defeitos nas mesmas através do desvio da onda de saída. É verificada uma bobina e, se a onda tiver o aspeto apre- sentado, a mesma é gravada de modo a que todos os ensaios seguintes se sobreponham à onda gravada, sendo assim utilizada como método de comparação com a bobina em ensaio.
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Detecção de falhas de estator em motores de indução trifásicos utilizando transformada wavelet, medida RMS e potência de previsão

Detecção de falhas de estator em motores de indução trifásicos utilizando transformada wavelet, medida RMS e potência de previsão

Em Schmitt et al. (2013) e Schmitt (2013), apresentou-se um estudo baseado em sinais de corrente de estator simulados com e sem falha de rolamento. A partir de um sinal de corrente de um motor trifásico em perfeito estado de funcionamento, foram adicionados sinais gerados com falhas específicas nas pistas interna, externa e na gaiola. Uma vez aplicada DWT, a entropia relativa entre o sinal original e o erro de previsão foi avaliada. A avaliação das características dos sinais foi realizada com base em medidas de distâncias estatísticas entre o sinal original e os sinais de erro das previsões através de reconstruções de componentes da DWP. Concluiu-se que, nas frequências relacionadas aos distúrbios, o sinal comportou-se de maneira mais imprevisível quando comparado ao sinal do motor normal. Os autores utilizaram três diferentes topologias de redes neurais a fim de classificar os sinais: PMC, RBF e Mapas Auto-Organizáveis de Kohonen (SOM). Como entrada para a rede, foi utilizado o vetor de entropia relativa gerado a partir das três fases e, pela análise dos resultados, percebeu-se que a PMC apresentou maior taxa de acerto entre as redes estudadas.
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Detecção e diagnóstico de falhas em motores de indução

Detecção e diagnóstico de falhas em motores de indução

Curto-circuito entre espiras é considerado uma falha severa, pois sua evo- lução é rápida, resultando em curto-circuitos entre bobinas, entre fase-terra e entre fase-fase. Portanto, o sistema de diagnóstico deve detectar falhas ini- ciais, ou seja, curto-circuito entre espiras de uma mesma bobina. Entretanto, esta não é uma tarefa trivial. Curto-circuito inicial produz impactos pequenos nas características de conjugado, velocidade e correntes do motor. A partir do modelo de falha descrito no capítulo 3, foi possível analisar as diversas carac- terísticas do motor, fonte de alimentação e condições de carga, considerando um percentual pequeno de curto-circuito entre espiras. Foi desenvolvido um método para a separação das componentes de seqüências positiva e negativa das tensões e correntes, o que possibilitou o cálculo das impedâncias posi- tiva e negativa do motor. Após várias simulações, para diferentes condições de operação do motor e desequilíbrios na rede de alimentação, verificou-se que a impedância de seqüência negativa pode ser usada para o diagnóstico de curto-circuito entre espiras. Foram analisados motores de características diferentes. Considerou-se também problemas inerentes do sistema de medi- ção, tais como, componentes contínuas e diferenças de calibração entre os sensores. O método foi robusto para todas as situações simuladas. Estas análises estão presentes no capítulo 5.
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Classificação de defeitos de barras quebradas de rotor em motores de indução trifásicos acionados por inversores de frequência utilizando transformada wavelet

Classificação de defeitos de barras quebradas de rotor em motores de indução trifásicos acionados por inversores de frequência utilizando transformada wavelet

Neste cenário, observa-se a partir da Tabela 13 que os algoritmos AD e RF possuem precisão global de 61,95% e 64,04% respectivamente, na configuração de multiclassificação de defeitos de barras quebradas de rotor, enquanto a estatística Kappa indica uma concordância moderada para ambos os casos, confirmando a capacidade do método de diagnosticar a severidade de barras quebras de rotor baseado na simples utilização dos sinais de corrente de estator no domínio da frequência, entre tanto, desta vez com o MIT sendo acionado com os três inversores de frequência.
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Avaliação de parâmetros técnicos e econômicos na substituição de motores de indução trifásicos de 1CV a 10CV

Avaliação de parâmetros técnicos e econômicos na substituição de motores de indução trifásicos de 1CV a 10CV

A análise econômica preocupa$se com o valor do dinheiro no tempo. Pode$se iniciar o estudo sobre a aquisição de um motor com a seguinte frase: “não se soma ou subtrai quantias em dinheiro que não estenam na mesma data” (PAMPLONA, E.O.; BARRA J.A.; 2005). A decisão de investimento, visando o uso eficiente da energia em motores de indução, passa necessariamente por uma análise de viabilidade econômica, que é mostrada no presente capítulo, e uma análise técnica, que foi mostrada nos capítulos 2, 3 e 4 dessa dissertação. A análise de viabilidade econômica consiste em quantificar os custos dos investimentos na aquisição, instalação e operação do motor e também avaliar o tempo gasto para obter o retorno desses investimentos ao adquirir um motor de maior rendimento. A análise técnica consiste em avaliar os fatores que afetam a vida útil do motor, tais como carregamento, desequilíbrio de tensão, subtensão, sobretensão, tensão com componentes harmônicas, temperatura ambiente. De posse da estimativa do tempo de retorno de investimento e do tempo de vida útil do motor, efetua$se finalmente a opção de aquisição ou não do motor.
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Cenários prospectivos para a eficiência energética de Motores de Indução Trifásicos.

Cenários prospectivos para a eficiência energética de Motores de Indução Trifásicos.

5. O objetivo Realizar pesquisas para modelagem do mercado busca aprofundamento nas questões de posse de equipamentos, suas características e os hábitos de uso na indústria e outros setores. Planos e medidas de EE seguras e com baixa incerteza precisam passar por este refinamento, que encontra dificuldades no meio industrial por questões como segredos estratégicos, de mercado e questões de confidencialidade; 6. Mudanças de padrão ou tecnologia dos motores utilizados no país que visam maior EE, além de serem medidas de prazo de maturação maior, podem requer intensa adaptação dos Fabricantes de Motores e das Indústrias, nestas com menor impacto. No entanto, a avaliação de que esta solução traga incrementos palpáveis aos benefícios para a EE, podem ser planejadas pelo Governo;
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Desempenho de motores de indução trifásicos alimentados por inversores de frequência.

Desempenho de motores de indução trifásicos alimentados por inversores de frequência.

Considerando que aproximadamente 20% da energia produzida no Brasil são desperdiçadas em forma de calor nos equipamentos elétricos como transformadores, condutores e motores elétricos [1], ou seja, um ligeiro decréscimo no rendimento dos motores elétricos pode significar perdas energéticas significantes, portanto, conhecer a natureza e a magnitude das perdas das perdas elétricas em motores elétricos de indução quando estes alimentados por inversores de freqüência tornam-se relevante do ponto de vista técnico e econômico.
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Desempenho térmico de motores elétricos de indução

Desempenho térmico de motores elétricos de indução

A predição exata da distribuição de temperatura em uma máquina elétrica no estágio do projeto está se tornando cada vez mais importante. Esta predição permite ao projetista otimizar o projeto, economizando assim custos efetivos. Apesar da importância de se conhecer a temperatura no interior de máquinas elétricas girantes, a literatura disponível não apresenta metodologias que possibilitem obter tal informação de forma satisfatória, que façam uso do estado da arte referente ao conhecimento disponível em escoamento e transferência de calor. No presente trabalho, o projeto térmico de motores de indução é revisto e um modelo térmico com parâmetros acoplados é apresentado para determinar a distribuição de temperatura em um motor de indução, operando em regime permanente. O modelo térmico com parâmetros acoplados consiste na combinação de parâmetros térmicos globais e de parâmetros térmicos distribuídos nas diferentes partes da máquina. O conhecimento da distribuição das perdas (fontes de calor) envolvidas na máquina é essencial na construção e análise do modelo térmico. Adotando procedimentos padrões na análise do motor, as perdas são avaliadas através de ensaios elétricos, e distribuídas no estator e no rotor. Empregando o modelo térmico, uma análise de sensibilidade é realizada, indicando que o parâmetro mais crítico no resfriamento do motor é o coeficiente convectivo de transferência de calor em sua superfície externa. Medições e cálculos exploram a não uniformidade do coeficiente de transferência de calor local da carcaça do motor para o ar ambiente e seu impacto na temperatura do motor. Ensaios em três rotações distintas mostraram variações no coeficiente de transferência de calor em torno de 20% quanto se altera a rotação de 900 rpm para 1200 rpm e cerca de 40% alterando de 1200 rpm para 1800 rpm. Algumas sugestões são apresentadas para reduzir a temperatura de operação do motor, incluindo o uso de guias para direcionar melhor o escoamento de ar sobre a carcaça. O efeito das guias de correção do escoamento de ar sobre a carcaça possibilitou observar uma elevação média de 5% no coeficiente de transferência de calor na traseira, 40% na central e 20% na dianteira do motor comparados com os resultados obtidos na condição de referência.
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Análise de métodos para estimação da velocidade no eixo de motores de indução trifásicos

Análise de métodos para estimação da velocidade no eixo de motores de indução trifásicos

DONGFENG, et al (2006) propuseram um novo sistema baseado na transformada de Hilbert e transformada rápida de Fourier interpolada (IFFT) para melhorar a precisão da estimativa da velocidade do motor de indução a partir de sinais de corrente do motor. A transformada de Hilbert foi introduzida para demodular as flutuações de amplitude e fase da corrente do motor, o qual continha harmônicas relacionadas com a velocidade. As flutuações de fase da corrente foram consideradas mais robusta e eficaz e, portanto, podem ser utilizados para detectar harmônicos relacionados à velocidade em condições transitórias, por exemplo, a aceleração do motor, já as flutuações de amplitude da corrente eram adequados para o monitoramento de velocidade constante. Como método de análise, foram feitas simulações que mostraram melhora considerável na precisão da estimativa usando IFFT, em comparação com a técnica de FFT. Um estudo experimental confirmou uma boa concordância entre a velocidade do motor estimada usando o esquema proposto e a velocidade medida utilizando um codificador.
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Diagnóstico de Motores de Indução Trifásicos operando em Redes Desequilibradas e Distorcidas.

Diagnóstico de Motores de Indução Trifásicos operando em Redes Desequilibradas e Distorcidas.

aumento das perdas totais influência na vida útil do motor. Nas simulações as correntes trifásicas dos motores não foram uniformes – algumas delas são mais elevadas do que o seu valor nominal. O trabalho sustenta que apenas a informação do fator de desequilíbrio de tensão (VUF) não é suficiente para estimar o quanto o estado de desequilíbrio causará danos à máquina, pois não conduz a um resultado exato com o uso da curva NEMA. Também, pondera sobre a importância da sequência positiva e da sequência negativa para analisar os efeitos do desequilíbrio de tensão no desempenho operacional da máquina elétrica, esta afirmação também é relatada em [18]. Por fim verifica que a tensão de sequência positiva mais elevada conduz a menor perda de cobre e conclui que a normalização de desequilíbrio de tensão deveria considerar tanto a porcentagem VUF como a magnitude da tensão de sequência positiva.
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Controle de ruído em motores de indução trifásicos de médio e grande portes

Controle de ruído em motores de indução trifásicos de médio e grande portes

para o rotor. Durante esta transferência a geração de algum nível de ruído é inevitável. Este problema é acentuado pelas harmônicas de indução no campo magnético. A deflexão do pacote do estator é aproximadamente proporcional ao quadrado da densidade de fluxo no entreferro. O número de ranhuras do estator e rotor são determinados pelo número de pólos, o tamanho do motor e a necessidade de minimizar o ruído. Se uma das várias freqüências de excitação presentes em motor de indução coincide com a freqüência natural dos dentes do estator ou do pacote de chapas, então ressonâncias podem ser provocadas. A freqüência do ruído que surge desta ressonância é o dobro da freqüência da rede, que é igual a 50 Hz ou 60 Hz, dependendo de cada país.
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Controle vetorial de campo orientado indireto em motores de indução trifásicos

Controle vetorial de campo orientado indireto em motores de indução trifásicos

Este trabalho tem como objetivo propor um controle vetorial de campo orientado indireto para acionar e controlar um motor de indução trifásico com um controlador proporcional integrador na malha de velocidade. Pretende – se controlar as malhas de corrente de eixo direto e de quadratura regulando assim a velocidade e magnetização do motor de indução trifásico. Primeiramente são abordados conceitos da máquina de indução, modelagem matemática do motor de indução trifásico e do controle vetorial. Foi realizado o ensaio à vazio e de rotor bloqueado da máquina em questão, para levantar os parâmetros do circuito equivalente. Em seguida foi realizado os cálculos dos ganhos proporcionais e integrativos para a malha de velocidade, com o intuito de melhorar o controle vetorial. Foi feita a simualação do controle vetorial utilizando o software matlab, e por fim analisou - se a estabilidade do sistema, com a aplicação de cargas, variações de referências, inversão de sentido de rotação e com condição à vazio.
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Sistema portátil para monitoramento e identificação de falhas em motores de indução trifásicos através da técnica da Análise da Assinatura Elétrica.

Sistema portátil para monitoramento e identificação de falhas em motores de indução trifásicos através da técnica da Análise da Assinatura Elétrica.

A grande concorrência derivada do mercado globalizado gera a necessidade de que as empresas modernas passem por melhorias contínuas em todos seus setores produtivos buscando o status de excelência em cada um deles. Assim, empresas de todos os ramos buscam maior competitividade através de novas ferramentas e tecnologias de gerenciamento procurando garantir maior qualidade e produtividade em seus produtos, processos e serviços. A manutenção é um setor que participa diretamente nessa busca pela excelência, tendo responsabilidade direta sobre a disponibilidade dos ativos, qualidade e segurança da produção, sendo já há algum tempo encarado com a merecida importância pelos gestores e considerado estratégico para se obter os melhores resultados produtivos e operacionais. Por meio de uma manutenção sistemática bem realizada, é possível prever e evitar falhas que poderiam causar paradas inesperadas, acidentes, danos ao ambiente e perda de qualidade do produto final. Por definição, manutenção é um conjunto de atividades aplicadas ao equipamento ou processo que visa garantir a continuidade de sua função dentro dos parâmetros de qualidade, disponibilidade, custos e seguranças adequados. O processo de manutenção deve começar antes da aquisição do equipamento e prosseguir até que esse seja descartado, sendo que sua principal função é o prolongamento de sua vida útil, garantindo os itens citamos acima. Os resultados desse processo serão melhores quanto maior for a eficiência da gestão de manutenção.
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Estudo do rendimento de motores de indução trifásicos operando com tensões desequilibradas e distorcidas.

Estudo do rendimento de motores de indução trifásicos operando com tensões desequilibradas e distorcidas.

Este trabalho tem como objetivo realizar o estudo do rendimento de motores de indução trifásicos operando em condições de alimentação desiquilibradas e/ou distorcidas. Para isso, inicialmente foi necessário comentar um pouco sobre as normas de qualidade de energia vigentes no Brasil, mostrando como o fator de desequilíbrio e a distorção harmônica total são calculados. Posteriormente, foi apresentada a metodologia para a realização do estudo de casos. Tal metodologia, por ser complexa, foi aplicada com o auxílio do software MATLAB. E, por fim, o trabalho simula e analisa a influência das condições não ideais de alimentação no rendimento de um motor catalogado.
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Contribuição ao estudo de métodos de estimação do rendimento de motores de indução trifásicos

Contribuição ao estudo de métodos de estimação do rendimento de motores de indução trifásicos

O objetivo principal desta tese foi desenvolver uma metodologia para a determinação do rendimento de motores em operação em indústrias, considerando o mínimo de intrusão no processo. O escopo último do trabalho foi de possibilitar uma ferramenta para avaliação mais precisa de ganhos energéticos e econômicos com a substituição por motores mais eficientes. Dentre os métodos discutidos na literatura para este objetivo, destacam-se os baseados na determinação do circuito equivalente do motor e a utilização da técnica de algoritmos genéticos para a determinação dos valores de seus parâmetros. Não se encontrou outro método existente até então que considera a determinação de todos os valores de todos parâmetros do circuito, fazendo uso de relações estabelecidas entre eles para a diminuição do número de variáveis a serem determinadas. Outro ponto importante observado nos trabalhos publicados analisados é a realização da medição da resistência do estator em campo, o que é considerado um procedimento extremamente intrusivo para ser aplicado ao conjunto de motores de uma planta industrial.
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Enrolamentos de motores de indução trifásicos utilizando a teoria da modulação de pólos

Enrolamentos de motores de indução trifásicos utilizando a teoria da modulação de pólos

De forma geral, os motores são dimensionados para uma elevação de temperatura de 80K em plena carga. No entanto, como pode ser visto na Tabela 3, os protótipos obtiveram elevações de temperatura superiores a 100K. Numa estimativa grosseira, utilizou-se uma fórmula prática bastante comum na indústria para obtenção da potência nominal que os protótipos poderiam fornecer, para obter uma elevação de temperatura estimada de 80K, com base na potência e na elevação de temperatura ensaiadas. A equação (72) é bastante simplificada e simples. Ela se baseia nas considerações de que a elevação de temperatura varia linearmente com as perdas; e estas, por sua vez, variam com o quadrado da corrente, ( Perdas = R ⋅ I 2 ); e que a corrente varia linearmente com a carga. Nesta fórmula também é desconsiderada a variação da resistência em função da temperatura, o que neste caso, torna a fórmula conservativa, já que os protótipos apresentaram elevações de temperatura acima dos 80K.
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