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MONITORAMENTO E PROTECAO TERMICA DO MOTOR DE INDUCAOTRIFASICO DE BAIXA TENSAO

Allisson A. de Oliveira∗, Teresa C. B. N. Assuncao∗, Jose T. Assuncao∗

∗Laboratorio de Otimizacao e Sistemas Motrizes - LOSIMDepto de Engenharia Eletrica, Universidade Federal de Sao Joao del-Rei - UFSJ

Praca Frei Orlando 170, Campus Santo Antonio, 36.307-352 Sao Joao del-Rei, Minas Gerais, Brasil

Emails: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstract— The use of the microprocessor-based relays and one proper thermal model have provide an im-provement of the basic level of the motor protection functions. The effects of the temperature high can bedamage for the isolation of an induction motor in operation. The derivation of a first-order thermal sytem andthe requirements of model for the implementation of the motor thermal prediction (”online” e ”offline”) of theinduction motor are presented in this paper. In conclusion, the thermal-electric model is considered as the keyelement for motor protection.

Keywords— thermal model, thermal protection model, temperature sensor, induction motor, overcurrentprotection.

Resumo— O uso de reles baseados em microprocessadores e de um adequado modelo termico pode contribuirpara a atuacao segura da protecao de um motor de inducao de baixa tensao. Para um motor em operacaoos efeitos da alta temperatura podem ser prejudiciais para seu isolamento termico. Portanto, neste artigo saoapresentadas as equacoes de sistemas termicos de primeira ordem e sea caracterısticas para a implementacao daprotecao termica ”online” e ”offline” de motores de inducao de baixa tensao. Conclui–se que, o modelamentotermico e considerado elemento chave para a protecao do motor.

Keywords— modelo termico, modelo de protecao termica, sensor de temperatura, motor de inducao, protecaopor sobrecorrente.

1 Introducao

Os reles eletromecanicos, baseados na mecanicade precisao e relojoaria foram os primeiros a seremusados e ate hoje sao considerados eficientes e con-fiaveis. Contudo, nas ultimas decadas, os reles deprotecao passaram por diferentes evolucoes seja noaspecto tecnologico, construtivo ou operacional.Depois dos reles eletromecanicos, vieram os relesestaticos com tecnologia eletronica analogica, mascom um perıodo de vida muito curto, porquelogo foram substituıdos pelos microprocessados,com tecnologia que incorpora o conceito de pro-cessamento digital de sinais, multifuncionalidade,elementos de software e comunicacao de da-dos (Bulgarelli, 2006).A protecao termica de motores de inducao trifasi-cos de baixa tensao (BT) tem sido uma das areasonde a protecao numerica, baseada em micropro-cessadores, tem sido largamente usada para o apri-moramento do nıvel basico da protecao.A protecao termica tem sido aperfeicoada, desdeos reles do tipo imagem termica e reles termi-cos baseados em detector de temperatura de re-sistencia ou termo-resistores (RTD), para meto-dos mais avancados, considerando o aquecimentodevido as correntes de sequencia positiva e nega-tiva, e baseando-se nas caracterısticas termicas doestator e do rotor do motor trifasico de inducao(MIT) (ANSI, 1989), (Bulgarelli, 2006).A capacidade do processamento digital de sinaisdos reles numericos, tem trazido novas solucoes

para as deficiencias da protecao termica de MIT,apresentadas pelas tecnologias convencionais, quehistoricamente ate entao, eram fundamentadas emprotecao de sobrecorrente.Com as recentes tecnicas digitais de protecao dosreles microprocessados pode-se elevar os nıveisde produtividade dos setores industriais, evitandoa parada nao programada dos motores, e con-tribuindo para a reducao dos tempo de perda deproducao, com a operacao ininterrupta e maximautilizacao de carga dos motores. Ao efetuar umalarme previo de sobrecarga, antes que o desliga-mento seja necessario, ha a possibilidade de re-duzir a condicao operacional, antes da parada to-tal da producao (Lukitsch, 2002).Alem disso, as informacoes obtidas dos reles deprotecao podem ser disponibilizadas em uma redede comunicacao para sistemas digitais de super-visao e controle, permitindo nao so o monitora-mento ”online” do equipamento como tambem”offline”, por meio da criacao de bancos de dadoshistoricos, com o armazenamento das grandezasmedidas, dos relatorios de eventos e partidas, prin-cipalmente nas industrias onde sao comumenteaplicados diversos tipos de motores e acionamen-tos.Portanto, com as mudancas verificadas nas tecno-logias aplicadas aos sistemas de protecao, nosfornece uma grande fonte de motivacao de es-tudo e pesquisa em sistemas inteligentes de pro-tecao para motores eletricos, visto que, os motoresde inducao sao responsaveis pelo acionamento

Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014

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de cargas importantes e por representarem cus-tos financeiros significativos, necessitando maioratencao e preocupacao dos operadores e tecnicosde manutencao, pois a perda temporaria de ummotor pode significar a parada de todo o processode producao e, consequentemente, um prejuızo aempresa.

2 Protecao de Motores Eletricos

As causas mais frequentes de falhas em motoressao as nos mancais, as devido a sobrecarga, de-sequilıbrio de tensao, operacao monofasica, so-bretensao, subtensao, ventilacao obstruıda, ciclosde carga rapidos, umidade e vibracao.A protecao dos motores pode ter varios objetivos,sendo necessaria durante a partida e nas condicoesanormais de operacao (Lukitsch, 1998).Apesar dos varios objetivos da protecao em mo-tores eletricos, neste trabalho sera dada enfase naprotecao termica. A protecao termica, assim comooutros sistemas de protecao, passou e passa por di-versas inovacoes. Este aperfeicoamento vai desteos reles que utilizam a imagem termica ate os quese baseiam em detectores de temperatura, conhe-cidos como termoresistores (RTD).A protecao termica pode atuar em dois segmen-tos: protecao por sobrecorrente e empregando umsistema termico de primeira ordem.A protecao por sobrecorrente e usada para de-terminar o aquecimento do motor, pois a varia-cao de temperatura e proporcional ao quadradoda corrente de carga do motor. As deficienciasque acontecem devido a protecao por sobrecor-rente tem sido suprimidas pelo processo digital,que sendo muito mais preciso e agil e capaz de serbem mais eficiente do que outras protecoes usadasatualmente (Bulgarelli, 2006).O princıpio de funcionamento de um rele de so-brecorrente convencional e baseado na elevacao datemperatura nos condutores do motor, ou seja, asua caracterıstica e monitorar a curva do limitetermico do motor. A temperatura pode ser moni-torada por uma resistencia (RTD), que e incorpo-rada a maquina junto com o rele de protecao.O sensor de temperatura e um dispositivo capazde responder de forma especıfica a estımulos ter-micos como o proprio calor, permitindo mensurara temperatura do componente por contato.O sensores de temperatura sao usados com maisfrequencia para a protecao de motores em esta-gios ou processos crıticos ou motores de potenciaelevada, mas nada impede de serem usados emmotores de baixa potencia. Estes sensores sao in-corporados ao enrolamento do estator e o fato deestarem em contato fısico com o enrolamento pos-sibilitam a medida real da temperatura. Tambemsao capazes de detectar o bloqueio da ventilacao, aalta temperatura do ambiente ou algum defeito naventoinha do motor, isto porque, estes problemas

afetam diretamente a temperatura real do estator.Durante a partida os sensores de temperatura saousados em conjunto com outros tipos de protecao,porque durante este perıodo o sensor nao poderaatuar, ja que o aumento da temperatura e umefeito natural da maquina durante a partida.Existem dois tipos de sensores de temperatura, oNTC e o PTC. Os NTC sao conhecidos como sen-sores de coeficiente negativo de temperatura e oPTC como sensor de coeficiente positivo de tem-peratura. Para a protecao de um motor o PTC eamplamente utilizado, devido ao seu baixo custoe confiabilidade. Estes sensores apresentam umalimitacao, pois protegem em relacao a tempera-tura e nao as outras condicoes de falhas e riscoscomo perda de fase, curtos circuitos, falhas noaterramento, bloqueio do rotor e outras falhas quepoem em risco o funcionamento do motor. Porisso, a importancia do uso conjunto dos sensorese reles.O rele e um dispositivo de protecao que atua comoum interruptor, que e acionado quando ha algumproblema com o sistema. Em relacao aos mo-tores, os reles de protecao sao capazes de protege-los contra a sobrecarga eletrica, visando evitaro sobreaquecimento dos enrolamentos do motor,quando circula uma corrente acima da toleradapor seus enrolamentos.Os reles mais usados para a protecao de motoressao os de deteccao de sobrecarga, do tipo eletro-magnetico ou eletronico.Ha tambem a protecao por fase, neste caso e uti-lizado um rele eletronico em cada fase, capaz demedir a falta de uma fase e desligar o motor, bemcomo, ele e capaz de analisar os desequilıbriosna linha, que nao afeta somente o motor, mas aplanta inteira ou a secao de uma planta.Os reles de protecao, atualmente, sao constituı-dos por equipamentos digitais microprocessados,e possuem diversas funcionalidades e recursos, ouseja, protegem e monitoram os equipamentos, me-dem grandezas que antes nao havia a possibili-dade de serem obtidas, possibilitam o controle eautomacao e operacao remota.Os reles microprocessados sao capazes de moni-torar a temperatura, as correntes e tensoes, a dis-torcao harmonica total e os nıveis de harmoni-cos. As informacoes dos reles de protecao po-dem ser disponibilizadas em uma rede de comu-nicacao para sistemas digitais de supervisao econtrole, permitindo o monitoramento ”online”e ”offline” do sistema (Rocha and Bernardes,2010).

3 Protecao Termica de Motores Eletricos

Para a protecao do motor tem sido aplicadosos modelos termicos aos algoritmos dos relesmicroprocessados, considerendo os limites detemperatura do seu sistema de isolacao e de seus


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componentes.O processamento numerico dos reles micro-processados para a protecao de motor, temmostrado ser uma forma eficiente para a imple-mentacao das equacoes diferenciais de um modelotermico simples, na forma do tempo discreto(Bulgarelli, 2006).Quando e conhecido o nıvel termico dos motoresem operacao, evita-se que o mesmo opere em so-brecarga, ou com uma falta de fase ou alimentadocom sinais com alto conteudo harmonico.Desta forma, quando o nıvel termico do motorse encontra inferior, mas, proximo ao valorlimite, e acionado um sinal de alerta indicandoalgum problema no motor, dando tempo para ooperador corrigir a causa da elevacao da tem-peratura interna da maquina, como mostrado naFigura 1 (Lukitsch, 1998).

Figura 1: Uso do Trip e o Controle de Carga.

Os motores possuem uma temperatura ma-xima permissıvel, de acordo com a sua classe deisolacao. Com a insercao do rele de protecao ter-mica, este e capaz de remover a fonte de energia,antes que o ponto mais quente do enrolamentoatinja o valor maximo da temperatura admitidapela classe de isolacao.

3.1 Modelo termico baseado em um sistema deprimeira ordem (STPO)

Para um sistema termico simples, a elevacao detemperatura devido a uma corrente eletrica emum condutor, e determinada por uma equacaodiferencial de primeira ordem, relacionando apotencia de entrada menos as perdas com a taxade elevacao de temperatura. A constante termicado motor e utilizada como a taxa da variacao datemperatura.Para a simplificacao do sistema de primeira or-dem considera-se que a maquina e um corpo ho-mogeneo, onde o aquecimento do motor e mode-lado pelo aumento de temperatura em um resistor(r), que representa a resistencia ohmica dos enro-lamentos percorrida por uma corrente equivalente

(Ieq), como mostrado na Figura 2.Quando a temperatura do motor ultrapassa ovalor maximo admitido pela classe de isolacao, afonte de corrente, representada na Figura 2, devese desligada automaticamente por um dispositivode protecao.

Figura 2: Representacao do MIT como um STPO.

Considera-se que ha elevacao de temperaturana maquina, quando a temperatura do motor ul-trapassa a temperatura ambiente, como em (1).

θ = θmotor − θambiente (1)

O fator de servico (FS) do motor relacionaa corrente maxima e a corrente nominal, e as-sim e possıvel determinar o nıvel termico maximo(Tmax).Como a protecao se baseia no nıvel termico, o mo-tor sofre interferencias de fatores relacionados comas elevadas temperaturas do ambiente, as deficien-cias do sistema de ventilacao ou de resfriamentodo motor (Bulgarelli, 2006).O fator de servico e a constante termica (τ) sao es-pecificados com dados fornecidos pelos fabricantese os parametros medidos do motor. Um dos da-dos, e o limite do valor do Ttrip, que e o valorajustado para a atuacao da protecao, e obtido apartir de (2).

Ttrip = (FS)2

(2)

A constante de tempo τ e calculada por (3):

τ = Ct Rt (3)

A capacidade termica da maquina (Ct) edefinida por (4):

Ct = m c (4)

sendo: m = massa da maquina e c = calor especı-fico.Para especificar a resistencia termica nominal, foiusada a relacao expressa por (5):

Rt =θn

Pnom ×(

1ηnomin al

− 1) (5)

Sabendo que (θn) representa a diferenca en-tre a temperatura limite do isolante (θLim) e atemperatura limite da classe do motor (θClasse),tem-se:


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θn = θLim − θClasse (6)

Caso, o motor nao esteja na operacao nomi-nal; considera que:

Perdas =

(Pnom ×

(1

ηnom− 1

))= R1 × I21

(7)

Para a determinacao do nıvel termico e cal-culada a corrente equivalente de alimentacao damaquina, empregando as componentes simetricasdas correntes medidas do motor. Utilizando a ma-triz de transformacao de (8), tem-se as compo-nentes de sequencia, como em (9).

T =1

3

1 1 11 α2 α1 α α2

(8)

I0I1I2

=1

3

1 1 11 α2 α1 α α2

IAIBIC

(9)

Conhecido o efeito do aquecimento causadopela corrente de sequencia negativa, que circulapelo estator e rotor, tem-se um modelo de pro-tecao termica.

A corrente equivalente por unidade (Ieqpu); ecalculada conforme (10):

I2eq pu = I21 pu ×

(1 + q ×

I22 puI21 PU

)(10)

sendo: I1pu = corrente de sequencia positiva empu; I2pu = corrente de sequencia negativa em pu;q = fator de ponderacao do efeito de aquecimentocausado pela corrente de sequencia negativa, emrelacao ao causado pela de sequencia positiva.

O fator q e calculado por (11).

q =175

I2RB(11)

O nıvel termico do motor e calculado por (12).

Tn =∆t

τ + ∆tI2eq pu +

τ

τ + ∆tTn−1 (12)

Os valores calculados para o nıvel termicomostram a condicao de operacao do motor, e tam-bem podem ser empregados para limitar o fun-cionamento do motor, quando a sua temperaturade operacao estiver acima do valor permitido parasua classe de isolamento.

3.2 Modelo de Protecao Termica de Motores se-gundo a IEC 60255-8

Na IEC 60255 (Commission, 1990) a caracterıs-tica tempo-corrente do rele de protecao termicae especificada com o motor inicialmente a frio ouaquecido. A solucao tempo-corrente e o temporequerido para a elevacao da temperatura desdea temperatura inicial, definida como correnteprevia, ate o limite termico pre-determinado, queestabelece o ”trip” do rele.O ttrip e o tempo requerido para a atuacao do dis-positivo de protecao para o sistema a frio, ou seja,e usado para calcular o tempo de desligamento(ttrip) do motor sem uma carga previa.Este modelo de protecao termica nao apresentaas mesmas caracterısticas de tempo corrente, ex-tremamente inverso, dos reles de protecao de so-brecorrente. A protecao de sobrecorrente naomodela a dinamica do comportamento termico domotor eletrico (Bulgarelli, 2006).A elevacao de temperatura de um motor acima datemperatura ambiente e representada por (13).

θmotor (t) = RT×r×I2eq(

1 − e−t/τ

)+θamb (13)

Para a temperatura maxima permitida para osistema de isolacao do motor, (13) pode ser escritacomo (14).

θmotor (t) = RT × r × I2eq + θamb (14)

Para nao comprometer a vida util da isolacaodo motor, e necessario que a temperatura do isola-mento nao ultrapasse a temperatura maxima per-mitida, assim tem-se que:

θmax(t) = RT ×r×I2eq(

1 − ettrip/τ

)+θamb (15)

ou

ttrip = τ × ln

(RT × r × I2eq

RT × r × I2eq − (θmotor − θamb)

)(16)

Usando a relacao (θmotor−θamb) de (14), tem-se:

ttrip = τ×ln

(RT × r × I2eq

RT × r × I2eq −RT × r × I2eq max

)(17)

No calculo do tempo requerido para atingira temperatura maxima, com o motor ja aquecido,considera-se que a corrente em estado estacionarioe a corrente previa de operacao antes de uma so-brecarga. Portanto, a temperatura de operacaodo motor e calculada por (18):


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θop = RT × r × I2op + θamb (18)

O tempo para atingir a temperatura de ope-racao, pode ser definido como:

θop = RT × r × I2eq

(1 − e

−top/τ)

+ θamb (19)

ou seja:

top = τ × ln

(RT × r × I2eq

RT × r × I2eq − (θop − θamb)

)(20)

Usando a relacao entre (θop − θamb) de (18);tem-se:

top = τ × ln

(I2eq

I2eq − I2eq op

)(21)

Com (21) e determinado o valor do tempopara o trip.

ttrip = τ × ln

(I2eq − I2eq opI2eq − I2eq max

)(22)

E sabendo que, a corrente maxima permitidapode ser representada pelo fator de servico (FS);tem-se:

ttrip = τ × ln

(I2eq pu − I2eq op puI2eq pu − FS2

)(23)

3.3 Modelo de rele tipo A

No artigo de Grainger (Grainger and McDonald,1997) e afirmado que: ”Independentemente deonde o aquecimento ocorre e devido a sua rapi-dez, o motor pode ser considerado um sistemaadiabatico que absorve a energia do estator equi-valente atual, mas nao irradia calor. Idealmente,a temperatura do motor aumenta a medida queabsorve energia ao longo do tempo, desde que cir-cule uma corrente maior que a corrente a plenacarga (IPLC) ”. Entao, para o aquecimento adia-batico:

∫q × dt = R

∫i2eq dt = c× ω × θ (24)

sendo: ω = peso do metal do enrolamento do mo-tor; θ = temperatura do enrolamento; R = re-sistencia eletrica do enrolamento; q = fluxo decalor, dt = variacao no tempo..

A partir da (24) chega-se a:

θ =R

c× ω

∫i2eq dt (25)

Considerando a corrente constante, a (25) re-sulta;

θ =R

c× ω× i2eq (26)

A curva tempo corrente para a maxima tem-peratura e obtida de:

t (I) =k

i2eq(27)

Sendo que:

k =θmax

R× c× ω (28)

Durante o aquecimento para a corrente ieq >IPLC , a temperatura θ e calculada por (29).

θn+1 = θn +∆t

t (I)(29)

Durante o resfriamento para a corrente ieq >IPLC , a temperatura θ e:

θn+1 = θPLC + (θn − θPLC) e−t/τ (30)

sendo: IPLC = 1.

3.4 Modelo de rele tipo B

O modelo termico do rele tipo B, baseia-se nomodelo termico do rotor. O aumento de tempera-tura no motor pode ser expresso por:

Potencia da fonte−perdas = Ct×m× dθ

dt(31)

Sendo que, neste modelo θ e o aumento da tem-peratura do enrolamento acima da temperaturaambiente.

As perdas ou a quantidade de calor transferidopara o meio ambiente e expressa por (32):

Perdas =θmotor − θambiente

R=

θ

R(32)

Assim, (31) pode ser reescrita como:

I2 × r − θ

R= Ct ×m× dθ

dt(33)

A (33) pode ser expressa por:

I2 = Ct ×m×(

1

r× dθ

dt

)+

θ

r ×R(34)

Definindo:

U =θ

r ×R(35)

edU

dt=

1

r ×R× dθ

dt(36)


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Assim,

I2 = τ ×(Un − Un−1

∆t

)+ Un−1 (37)

Portanto, o nıvel termico pode ser expressopor (38):

Un =I2 × ∆t

τ+

(1 − ∆t

τ

)× Un−1 (38)

sendo: Un−1 = nıvel termico anterior e Un = nıveltermico atual (ZOCHOLL, 2005).

3.5 Resultados

Para a aquisicao das medidas e o monitoramentodo motor foi usada a placa de aquisicao de da-dos, NI USB-6210 Bus-Powered M Series Multi-function DAQ Device, NI-DAQmx driver soft-ware and Signal Express LE for Windows, (P/N779675-01), e o software LabView.Os modelos estudados para o calculo do nıveltermico do motor foram implementados na placaLabview, como mostrado na Figura 3.Os metodos implementados se baseiam nas infor-macoes coletadas da rede, como a corrente de ali-mentacao da maquina e os parametros fornecidospelos catalogos de fabricantes.Caso a protecao ”online” seja escolhida, a cor-rente trifasica coletada e transformada para o sis-tema de sequencia positiva e negativa, atraves dateoria das componentes simetricas. Com as cor-rentes em componentes simetricas e calculada acorrente equivalente do motor, que e empregadapara determinacao do nıvel termico estimado damaquina.Foram feitos ensaios com o motor trabalhando naregiao normal de operacao, ou seja, onde a suacorrente de alimentacao nao oferece risco ao seufuncionamento. Tambem o motor foi ensaiado naregiao chamada de alerta, onde em uma situa-cao real, o operador atuaria, evitando a ultrapas-sagem do nıvel termico. E finalmente, a regiaode sobreaquecimento, indicando uma sobrecarga,ou falta de fase e/ou um aumento do conteudoharmonico na rede, que elevam o nıvel termico damaquina acima do permitido, e prejudicando naoso a sua operacao, mas danificando fisicamente osseus enrolamentos.Contudo, caso a protecao ”offline” fosseacionada, o mesmo processo de conversao dos da-dos aconteceria, mas neste caso, os parametrosusados seriam coletados antes, e tambem e consul-tado um banco de dados, previamente preenchidocom os parametros do motor.

Coletados os dados, o usuario pode usar obanco de dados, para simular a curva do nıvel ter-mico do motor, mesmo o motor estando fora deoperacao (”offline”). Certamente, ao fazer a es-colha deste tipo de simulacao, o usuario deve ter

Figura 3: Interface da monitoracao do nıvel ter-mico no Labview.

em mente que esta simulacao nao sera referenteao estado atual do motor, mas, ao estado anteriordo motor antes de ser desligado, ou seja, ao es-tado em que ele estava quando os dados estavamsendo colhidos, e saber se o nıvel termico foi oresponsavel pela interrupcao. E este caso, serviratambem para realizar uma consulta preventiva doestado da isolacao do motor, atraves da certifi-cacao de que em nenhum momento o mesmo ul-trapassou o seu limite maximo de temperatura.O ensaio experimental foi realizado na bancada doLaboratorio de Otimizacao de Sistemas Motrizes(LOSIM) da Universidade de Sao Joao de Rei.A bancada e composta por dois motores, um de in-ducao trifasico e outro de corrente contınua, queopera como carga para o motor de inducao. Osmotores sao acoplados mecanicamente e alimenta-dos por uma fonte de 220 V. O segundo motor, in-jeta carga ao eixo do motor, testando o motor emoperacao normal e sobrecarregado, para analise dosobreaquecimento, e alem disso e testada operacaoa vazio e o desligamento para a analise do resfria-mento do motor.Na Figura 4 e mostrado o funcionamento do caso”offline” durante a adicao de mais carga no eixodo motor, sendo possıvel visualizar a simulacao donıvel termico da maquina, e depois de atingido onıvel mais alto permitido e possıvel verificar o seuresfriamento, logo apos o desligamento do motorpelo rele microprocessado.

Figura 4: Resultado do ensaio do nıvel termico domotor utilizando o banco de dados.

O banco de dados usado para a simulacao docaso ”offline”, foi criado durante a simulacao do


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caso ”online” da maquina, muito semelhante aobanco de dados visualizado na Figura 5, que uti-liza o Excel como uma planilha para armazena-mento dos dados no computador.

Figura 5: Banco de dados na planilha do Excel.

Quando e identificado o desligamento do mo-tor por alguma falha, e que o rele de alguma formaatuou, e funcao do operador analisar cada umadas grandezas monitoradas para saber quais foramresponsaveis pelo aquecimento da maquina.

Nas Figuras 6 e 7 sao mostrados os resultadosdas correntes e tensoes das fase A, B e C, respec-tivamente.

Figura 6: Correntes das fases A, B e C.

Figura 7: Tensoes das fases A, B e C.

Alem das ferramentas ja mencionadas foiusado o sistema supervisorio do LOSIM, mostradona Figura 8, que e o programa usado para re-gular a carga a inserida no motor, possibilitandoo estudo do comportamento do rele com o mo-tor operando na regiao normal, de alerta e de so-breaquecimento.

Os resultados do comportamento termicousando os dados ”online” sao apresentadas nasFiguras 9, 10, 11 e 12, mostrando a importan-cia da determinacao do nıvel termico, de forma

Figura 8: Sistema Supervisorio do LOSIM.

segura, e monitorando sempre o estado termico.Deve ser ressaltado que, os dados baseiam-se emrelacoes medidas e equacoes que definem o motortermicamente. Desta forma, foi possıvel a simu-lacao do nıvel termico, mostrando em tempo reala curva do estado termico do motor.

Figura 9: Simulacao de carregamento do motor naregiao normal de operacao.

4 Conclusoes

Neste artigo foi apresentado o estudo e a analise detecnicas de protecao para os motores de inducaotrifasicos de baixa tensao.A metodologia proposta determina o responsavelpelo sobreaquecimento no motor, a partir de umbanco de dados previamente criado durante o fun-cionamento do motor ou baseado em informacoescoletadas da rede, como a corrente de alimentacaoda maquina e de parametros fornecidos pelo cata-logo do fabricante.Conclui-se que, o uso de reles baseados em micro-processadores e de um adequado modelo termicopode contribuir para a melhoria da protecao deum motor de inducao de baixa tensao.


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Figura 10: Simulacao de carregamento do motoroperando na regiao de alerta.

Figura 11: Simulacao de carregamento do motorna regiao acima do nıvel termico permitido.

Com o nıvel termico e possıvel saber a situacaotermica do motor durante e mesmo fora de ope-racao.Assim, a importancia deste estudo e os benefıciospor ele gerados reforcam a necessidade de melho-rar ainda mais a metodologia visando a sua prati-cidade e a precisao dos resultados.A capacidade do processamento digital de sinaistem trazido novas solucoes para a deficienciade protecao termica apresentadas nas tecnologiasconvencionais.Portanto, a implementacao atraves de software deum modelo termico e o calculo das componentesde sequencia positiva e negativa sao exemplo daaplicabilidade das tecnicas de processamento.

Figura 12: Simulacao de retirada de carga do mo-tor.

Agradecimentos

Os autores agradecem a ELETROBRAS(Convenio ECV-023-2004 Eletrobras-UFSJ)e FAPEMIG pelo apoio financeiro.

Referencias

ANSI (1989). Guide for ac motor protection.

Bulgarelli, R. (2006). Protecao termica de motoresde inducao trifasicos industriais.

Commission, I. E. (1990). Electrial relays,thermaleletrical relays.

Grainger, L. C. and McDonald, M. C. (1997). In-creasing refinery production by using motorthermal capacity for protection and control,IEEE Transactions on Industry Applications.

Lukitsch, W. J. (1998). Selecting motor protec-tion for plant and process optimization, Tex-tile, Fiber and Film Industry Technical Con-ference.

Lukitsch, W. J. (2002). Selecting motor protec-tion for plant and process optimization, Tex-tile, Fiber and Film Industry Technical Con-ference.

Rocha, G. and Bernardes, R. (2010). Uso dereles de protecao avancados com o objetivo deotimizar a operacao e ampliar a vida util demotores de inducao, Revista O Setor Eletrico.


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