Tecnicas de Inspecao Ensaios Cabos Eletricos

7/27/2019 Tecnicas de Inspecao Ensaios Cabos Eletricos

1/198

Companhia Siderrgica de Tubaro

PCOPROGRAMA DE CERTIFICAO

OPERACIONAL CST

TCNICAS DE INSPEO E

PROCEDIMENTOS DE TESTES

Janeiro de 2005


2/198


SUMRIO

SUMRIO...............................................................................................................II1 APRESENTAO..............................................................................................XI2 INTRODUO...................................................................................................123 MQUINAS ELTRICAS ROTATIVAS........................................................13

3.1 Fontes de Alimentao...................................................................................133.2 Proteo de Motores de Corrente Alternada..................................................15

3.2.1 Proteo Contra Surtos de Tenso........................................................15

3.2.2 Proteo Contra Sobrecargas................................................................173.2.3 Proteo Contra Curtos-Circuitos.........................................................22

3.3 Proteo Contra Falta e Desequilbrio de Fases.............................................243.4 Interao Motor e Mquina Acionada............................................................253.5 Inspeo de Motores Eltricos.......................................................................27

3.5.1 Instalao do Motor Eltrico................................................................273.5.1.1 Aterramento.............................................................................27

3.5.1.2 Dispositivos de Bloqueio e Calos..........................................283.5.1.3 Medio da Resistncia de Isolamento....................................283.5.1.4 Conexo de Fora do Motor....................................................293.5.1.5 Conexes dos Condutores dos Circuitos de Proteo e Controle............................................................................................................293.5.1.6 Fixao do Motor Base.........................................................293.5.1.7 Protees do Motor..................................................................29

3.5.2 Operao com o Motor Desacoplado....................................................293.5.3 Acoplamento Motor Mquina Acionada...........................................313.5.4 Operao com o Motor Acoplado.........................................................32

3.5.4.1 Indicadores e Proteo de Vibrao ........................................333.5.4.2 Indicadores e Proteo Trmica dos Mancais .........................333.5.4.3 Indicadores e Proteo Trmica dos Enrolamentos ................35

3.5.4.4 Dispositivos Auxiliares ...........................................................35


3/198


3.5.5 Inspeo Sistemtica............................................................................363.5.5.1 Sistema de Alimentao .........................................................363.5.5.2 Motor.......................................................................................36

3.6 Inspeo em Mquinas com Escovas de Carvo............................................363.6.1 Porta Escovas e Escovas.......................................................................413.6.2 Comutadores e Anis Coletores............................................................473.6.3 Interpolos e Linha Neutra.....................................................................49

3.7 Principais Causas de Falhas de Mquinas Rotativas DE Corrente Alternada 50

3.7.1 Introduo............................................................................................503.7.2 Rolamentos (Mancais)..........................................................................513.7.3 Contaminao por Agentes Agressivos................................................513.7.4 Degradao Trmica.............................................................................52

3.7.4.1 Falta de Fase (Operao em Duas Fases).................................533.7.4.2 Sobrecarga Mecnica...............................................................543.7.4.3 Rotor Travado..........................................................................55

3.7.4.4 Temperatura Ambiente Acima de 40 OC................................563.7.4.5 Partidas Sucessivas..................................................................563.7.4.6 Roamento Rotor-Estator........................................................573.7.4.7 Tenses Anormais...................................................................57

3.7.5 Abraso Mecnica................................................................................584 TRANSFORMADORES DE FORA...............................................................60

4.1 Anlise Fsico-qumica do leo Isolante.......................................................614.2 Cromatografia dos Gases Dissolvidos no leo Isolante.................................654.3 Relao de Transformao ............................................................................694.4 Fator de Potncia do Isolamento....................................................................714.5 Resistncia hmica dos Enrolamentos..........................................................724.6 Acessrios Para Indicao e Proteo............................................................73

4.6.1 Rel Buchholz (Trafoscpio)................................................................73

4.6.1.1 Caractersticas Gerais..............................................................73


4/198


4.6.1.2 Teste de Funcionabilidade do Rel Buchholz..........................754.6.1.3 Teste de Inflamabilidade.........................................................764.6.1.4 Teste de Acetileno...................................................................764.6.1.5 Verificaes na Operao do Rel Buchholz...........................76

4.6.2 Rel de Fluxo de leo e Gs................................................................774.6.3 Rel de Presso Sbita..........................................................................77

4.6.3.1 Rel de Presso de Gs............................................................784.6.3.2 Rel de Presso de leo..........................................................79

4.6.4 Dispositivo de Alvio de Presso..........................................................794.6.4.1 Tubo com Diafragma...............................................................804.6.4.2 Tubo com Mola Espiral...........................................................804.6.4.3 Alavanca Articulada................................................................82

4.6.5 Termmetros Tipo Mostrador..............................................................834.6.5.1 Termmetro para Lquido Isolante..........................................834.6.5.2 Termmetro para Enrolamento (Imagem Trmica).................84

4.7 Plano de Inspeo de Transformadores de Fora...........................................854.8 Coleta do leo para Anlise..........................................................................86

4.8.1 Coleta para Ensaio Fsico-Qumico......................................................864.8.2 Coleta para Cromatografia de Gases Dissolvidos.................................87

5 CABOS ISOLADOS...........................................................................................885.1 Introduo......................................................................................................885.2 Tipos de Isolao de Cabos de Potncia .......................................................895.3 O Fenmeno da Arborescncia (TREEING)..................................................895.4 Temperatura...................................................................................................905.5 Descargas Parciais.........................................................................................905.6 Erros de Instalao.........................................................................................915.7 Erros na Especificao da Tenso de Isolamento do Cabo............................915.8 Terminais e Emendas.....................................................................................92

5.9 Testes de Cabos Eltricos no Campo.............................................................92


5/198


5.10 Inspeo de Cabos Isolados.........................................................................925.11 Ensaio de Tenso Eltrica (NBR 6881)......................................................925.12 Ensaio de Tenso Eltrica Alternativo........................................................94

6 CAPACITORES DE POTNCIA......................................................................976.1 A inspeo de um capacitor ..........................................................................98

6.1.1 Limpeza ...............................................................................................986.1.2 Oxidao da Carcaa e Estruturas de Suporte......................................986.1.3 Aterramento..........................................................................................98

6.1.4 Proteo Contra Curto-circuito.............................................................986.1.5 Deformao da Carcaa........................................................................986.1.6 Isolamento............................................................................................986.1.7 Teste da Integridade do Mdulo Capacitor...........................................98

7 PROTEO CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS EATERRAMENTO................................................................................................100

7.1 Inspeo do Sistema de Proteo Contra Descargas Atmosfricas (SPDA)100

7.1.1 Captores..............................................................................................1007.1.2 Cabos de Descida...............................................................................1017.1.3 Eletrodutos de Proteo......................................................................1027.1.4 Conexes Eltricas ............................................................................102

8 SISTEMAS DE ATERRAMENTO E MALHA DE TERRA.........................1048.1 Inspeo do Sistema de Aterramento...........................................................106

8.1.1 Estruturas Metlicas...........................................................................1068.1.2 Carcaa dos Equipamentos Eltricos..................................................1068.1.3 Cubculos e Painis Eltricos..............................................................1068.1.4 Transformadores e Geradores.............................................................1068.1.5 Resistncia e Reatncia de Aterramento.............................................1068.1.6 Malha de Aterramento........................................................................107

9 BATERIAS........................................................................................................109

9.1 Inspeo de Bancos de Baterias e Carregador.............................................111


6/198


9.1.1 Limpeza .............................................................................................1119.1.2 Elementos...........................................................................................1119.1.3 Conexes ...........................................................................................1129.1.4 Oxidao............................................................................................1129.1.5 Pintura................................................................................................1129.1.6 Nvel do Eletrlito..............................................................................1129.1.7 Medio de Tenso.............................................................................1139.1.8 Densidade...........................................................................................113

9.1.9 Anlise do Eletrlito...........................................................................1139.1.10 Descarga da Bateria..........................................................................1139.1.11 Painel do Carregador........................................................................1149.1.12 Retificadores.....................................................................................1159.1.13 Indicadores de Tenso e Corrente.....................................................115

10 EQUIPAMENTOS E INSTALAES ELTRICAS EM ATMOSFERASEXPLOSIVAS......................................................................................................116

10.1 Introduo..................................................................................................11610.2 Tipos de Inspeo......................................................................................11610.3 Tipo de Proteo........................................................................................11710.4 Formulrio de Inspeo..............................................................................117

11 REOSTATOS E RESISTORES.....................................................................12311.1 Inspeo de Banco de Resistores Fixos......................................................123

11.1.1 Inspeo Visual ...............................................................................12311.1.2 Resistncia de Isolamento................................................................12311.1.3 Alterao nas Caracterstica de Acelerao do Motor......................123

11.2 Inspeo de Reostatos Lquidos.................................................................12411.2.1 Tanque..............................................................................................12511.2.2 Eletrlito...........................................................................................12511.2.3 Eletrodos...........................................................................................125

11.2.4 Alterao nas Caractersticas de Acelerao do Motor.....................125


7/198


11.2.5 Mecanismo de Curto-circuitamento e Levantamento das Escovas...12511.2.6 Contator de Curto-circuito do Reostato............................................126

12 GALERIAS, ROTAS DE CABOS, ELETRODUTOS E ACESSRIOS....12712.1 Inspeo em Galerias, Rotas de Cabos, Eletrodutos e Acessrios.............127

12.1.1 Circuito de Iluminao.....................................................................12712.1.2 Sistema de Drenagem de gua.........................................................12712.1.3 Limpeza da Galeria...........................................................................12712.1.4 Bandejamento e Cabos Eltricos......................................................127

12.1.5 Eletrodutos.......................................................................................12912.1.6 Proteo Passiva...............................................................................129

13 SISTEMA DE ALARME E INCNDIO.......................................................13113.1 Sensores.....................................................................................................13113.2 Painel Local...............................................................................................13113.3 Painel Central.............................................................................................13213.4 Teste Simulado de Incndio.......................................................................132

14 SISTEMA DE ILUMINAO E TOMADAS DE FORA.........................13314.1 Segurana e Meio Ambiente......................................................................13314.2 A inspeo nos Circuitos de Iluminao ...................................................134

14.2.1 Painis de Distribuio e Controle....................................................13414.2.2 Eletrodutos e Linhas Eltricas Inclusive Condutores........................13414.2.3 Luminrias e Acessrios...................................................................13414.2.4 Torres de Iluminao Escada de Acesso e Plataforma...................135

14.3 Inspeo em Tomadas de Fora.................................................................13514.3.1 Painis de Distribuio.....................................................................13614.3.2 Tomadas...........................................................................................136

15 FREIOS ELETRO-HIDRULICOS............................................................13716 FREIOS ELETROMAGNTICOS...............................................................13817 DETECTORES DE METAL E SEPARADORES MAGNTICOS............139

17.1 Tcnicas de Inspeo ................................................................................139


8/198


18 DISPOSITIVOS DE PROTEO E COMANDO DE CAMPO.................14019 INVERSORES DE FREQNCIA ..............................................................141

19.1 Princpio Operacional................................................................................14119.2 Potncia do Inversor e do Motor Acionado................................................14419.3 Reatncia de Rede......................................................................................14519.4 Reatncia de Carga....................................................................................14619.5 Instalao Eltrica......................................................................................14619.6 Grau de Proteo e Ventilao...................................................................147

19.7 Interferncia Eletromagntica....................................................................14719.8 Inspeo ....................................................................................................148

19.8.1 Roteiro Para Inspeo.......................................................................14820 DISJUNTORES ..............................................................................................150

20.1 Geral..........................................................................................................15020.2 Inspeo de Disjuntores.............................................................................15120.3 Principais Causas de Falhas.......................................................................151

21 CONTATORES ..............................................................................................15522 CHAVES SECCIONADORAS DE MDIA TENSO................................15623 CUBCULOS E PAINIS ELTRICOS.......................................................157

23.1 Arco voltaico.............................................................................................16123.2 Inspeo Detalhada....................................................................................162

24 AVALIAO DO ISOLAMENTO ELTRICO UTILIZANDO TENSESDE CORRENTE CONTNUA............................................................................164

24.1 Introduo..................................................................................................16424.2 Isolamento Eltrico....................................................................................16424.3 Aplicando Tenso Contnua no Isolamento..............................................164

24.3.1 Corrente de Carga Capacitiva...........................................................16524.3.2 Corrente de Absoro Dieltrica.......................................................16524.3.3 Corrente de Conduo (Corrente de Fuga).......................................165

24.4 Fatores que Afetam a Resistncia de Isolamento.......................................165


9/198


24.4.1 Efeito das Condies da Superfcie..................................................16624.4.2 Efeito da Umidade............................................................................16624.4.3 Efeito da Temperatura......................................................................16624.4.4 Efeito do Valor do Potencial de Teste..............................................16724.4.5 Efeito da Durao do Teste...............................................................16724.4.6 Efeito da Carga Residual..................................................................168

24.5 Tenso Nominal e Mxima Tenso de Teste.............................................16824.6 Testes de Avaliao do Isolamento............................................................169

24.6.1 Resistncia de Isolamento a 1 Minuto..............................................16924.6.2 Mtodo Resistncia - Tempo. ndice de Polarizao (IP).................17024.6.3 Teste de Multitenso.........................................................................17224.6.4 Teste com Tenses Acima do Valor Nominal do Equipamento.......173

24.7 Prticas Bsicas para Operao do Meghmetro ......................................17424.7.1 Calibrao.........................................................................................17524.7.2 Indicao do Zero.............................................................................175

24.7.3 Indicao de Final de Escala.............................................................17524.7.4 Terminais do Instrumento.................................................................17624.7.5 Pontas de Prova................................................................................176

24.8 Prticas para Teste de Isolamento com Tenso de Corrente Contnua.......17624.9 Testes de Isolamento em Mquinas Eltricas Rotativas.............................178

24.9.1 Geral.................................................................................................17824.9.2 Posies de Ligaes para Teste.......................................................178

24.9.2.1 Estator e Rotor CA com Trs Cabos de Sada.....................17824.9.2.2 Estator de Motor de CA com Seis ou Mais Terminais.........17924.9.2.3 Mquinas de Corrente Contnua..........................................18324.9.2.4 Geradores de Corrente Alternada.........................................185

24.9.3 Avaliao dos Valores Medidos.......................................................18624.10 Testes de Resistncia de Isolamento em Transformadores .....................186

24.10.1 Geral...............................................................................................186


10/198


24.10.2 Posies de Teste Transformadores de 2 Enrolamentos..............18624.10.3 Avaliao dos Valores Medidos.....................................................189

24.11 Teste de Resistncia de Isolamento em Cabos Eltricos..........................19024.11.1 Geral...............................................................................................19024.11.2 Posio de Teste.............................................................................191

24.11.2.1 Cabo Unipolar com Blindagem Metlica...........................19124.11.2.2 Cabo Multipolar com Blindagem Metlica Envolvendo Cada Condutor............................................................................................191

24.11.2.3 Cabo Multipolar sem Blindagem.......................................19224.11.2.4 Cabo Unipolar (de um Circuito Tripolar) sem Blindagem.193

24.11.3 Avaliao dos Valores Medidos.....................................................19324.12 Testes de Resistncia de Isolamento em Disjuntores e Contatores..........196

24.12.1 Geral...............................................................................................19624.12.2 Posies de Teste............................................................................19624.12.3 Avaliao dos Resultados dos Testes ............................................197

25 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ..........................................................198


11/198


1 APRESENTAO

As atividades de inspeo compreendem uma fatia importante das aesempreendidas por uma equipe de manuteno. Pode-se dizer, sem medo de errar, que umainspeo bem implementada um fator de sucesso da manuteno.

As aes de manuteno podem ser divididas em aes com o equipamento emoperao e aquelas que s podem ser executadas com o equipamento parado. bvio quedevemos privilegiar as atividades de inspeo que podem ser executadas com o equipamentooperando. A manuteno existe para que os equipamentos operem o maior tempo possvel,com a mxima confiabilidade.

O plano e as aes de inspeo devem ser norteados para o acompanhamento doestado do equipamento e instalao, acionando o rgo de planejamento e programao,sempre que as aes de manuteno preventiva (intervenes) se tornem necessrias pararestaurar as condies operacionais.

Para que um inspetor possa executar sua funo com sucesso, necessrio umaslida formao profissional, aliado a um profundo conhecimento do processo de degradaodas diversas partes dos equipamentos e das tcnicas de inspeo e procedimentos de testes.

Esta apostila rene a experincia adquirida ao longo de vrios anos de manutenoindustrial e uma vasta literatura tcnica existente, porm dispersa.


12/198

12Companhia Siderrgica de Tubaro

2 INTRODUO

Muitas pessoas que lidam com a manuteno tm a opinio que equipamentoseltricos so diferentes das outras mquinas e operaro em quaisquer condies.

O oposto verdadeiro. Equipamentos eltricos podem ser deteriorados maisrapidamente devido s condies operacionais que qualquer outro equipamento.

gua, poeira, calor, frio, umidade, atmosfera corrosiva, resduos qumicos, vibraese inmeras outras condies podem afetar a confiabilidade operacional e a vida til deequipamentos eltricos. Estas condies desfavorveis, combinadas com negligncia edescuido na manuteno do equipamento resultam em falha prematura desnecessria e, emmuitos casos, na sua completa destruio.

Custos de reparos podem ser evitados implantando-se as recomendaes demanuteno fornecidas pelo fabricante.

De maneira geral, devemos praticar algumas aes muito simples, mas defundamental importncia para todo equipamento eltrico:

Mantenha-o limpoSujeira a principal causa de falhas eltricas. Sujeira a acumulao diria de

partculas atmosfricas, fiapos, partculas metlicas ou qumicas, vapores e neblinas de leo.Estes depsitos, se acumulados, contaminaro o equipamento eltrico, provocando sua falha.Roando com alta energia pode causar abraso e a destruio do isolamento. Depositado emenrolamentos e isoladores e combinado com umidade ou leo pode causar a reduo da tensodisruptiva, provocando descargas com conseqente falha. Acumulado sobre carcaas reduz atransferncia de calor, forando a operao em temperaturas superiores de projeto,reduzindo a sua vida til.

Mantenha-o secoEquipamentos eltricos operam melhor em uma atmosfera seca por muitas razes.

Uma que a umidade pode causar a oxidao do cobre, alumnio, ferro e ligas metlicas,afetando a resistncia de conexes e contatos eltricos. Alta umidade pode causar suacondensao no interior do equipamento, causando curto circuito e falha prematura. Umidadee sujeira potencializam a degradao do material isolante.

Mantenha as conexes torqueadasOs parafusos das conexes eltricas tendem a afrouxar em funo da dilatao e da

vibrao. Conexes frouxas so fontes de calor provocando danos nos materiais isolantes prximos. Mantenha todas as conexes torqueadas conforme instrues do fabricante.

Tcnicas de Inspeo e Procedimentos de Testes


13/198


3 MQUINAS ELTRICAS ROTATIVAS

3.1 FONTES DE ALIMENTAO

Uma longa vida til de um motor de induo trifsico depende fundamentalmentedas boas condies da fonte de alimentao, ou seja, da qualidade da energia fornecida, aincludo o sistema de proteo.

A tenso e freqncia nos terminais do motor devem ser muito prximas nominal.O fluxo magntico do entreferro dado por:

f KE =

Onde:= fluxo de magnetizao (Wb)E= tenso no terminal do motor (V)f= freqncia da tenso estatrica (Hz)K= constante, funo da geometria do pacote magntico e da construo do

enrolamento.

Os efeitos das variaes da tenso e freqncia sero mais danosos ao motor, quantomais prximo estiver operando da potncia nominal.

Fig 1 Centro de controle de motores (CCM)

A NBR 7094 estabelece as variaes permissveis de tenso e freqncia em relaoao nominal, conforme figura 2.



14/198


Fig 2 Grfico de variao de tenso e freqncia conforme norma NBR 7094

Geralmente a freqncia firme, muito prxima de 60Hz, ocorrendo variao natenso da concessionria e quedas de tenses nos elementos internos da industria,transformadores e cabos, principalmente.

As oscilaes da tenso da concessionria podem ser minimizadas atravs detransformadores equipados com comutador de tapes sob carga (Load Tape Changer).

O transformador alimentador do Centro de Controle de Motores deve ser especificado com tenso secundria 5% (cinco por cento) acima da tenso nominal dosmotores, por exemplo 460V para motores de 440V e 480V para motores de 460V.

Os condutores de alimentao dos motores so calculados para que a tenso noterminal dos motores, nas condies de partida e de regime, mantenha-se prximo da nominal(lembre-se que os conjugados de partida e nominal so proporcionais ao quadrado da tenso.

A zona A da figura 2 estipula as variaes de tenso e freqncia permitidas, dentrodas quais o motor deve ser capaz de desempenhar sua funo principal continuamente,

podendo no atender completamente suas caractersticas de desempenho emcondies nominais, apresentando alguns desvios.



15/198


Nesta zona a tenso pode variar em mais ou menos 5% e a freqncia em mais oumenos 2%.

Na zona B o motor ainda deve ser capaz de desempenhar sua funo principal,apresentando desvios superiores quelas da zona A.

Os valores mximos de desvio da tenso e freqncia so de 50%.

Os efeitos das variaes da tenso e freqncia se anulam quando tem o mesmosentido. Por exemplo, um motor com tenso e freqncia nominal de 440V e 60Hz operamuito bem em um sistema com tenso de 380V (-14%) e freqncia de 50Hz (-17%).

Quando as variaes so de sinal contrrio, os efeitos sobre as caractersticas domotor so cumulativos, reduzindo seu desempenho.

Tenses e correntes desequilibradas provocam aquecimento no interior do motor que podem levar degradao trmica e a conseqente falha do material isolante.

Correntes harmnicas aumentam as perdas do motor, elevando a temperatura mdianos enrolamentos, reduzindo a vida til do material isolante por degradao trmica.

3.2 PROTEO DE MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA.

3.2.1 Proteo Contra Surtos de Tenso

O nvel de isolamento de mquinas rotativas muito menor do que de outros tipos deequipamentos eltricos, como por exemplo, os transformadores, sendo portanto maissuscetveis a danos por surtos de tenso.

As fontes comuns de surtos de tenso em motores so as operaes de manobras e asdescargas atmosfricas. O chaveamento de pequenas cargas indutivas e bancos de capacitoresatravs de disjuntores a vcuo, so fontes de surtos.



16/198


Fig 3 Caracterizao da onda de um surto de tenso

A forma de onda tem uma frente escarpada e uma cauda longa, conforme.

A proteo do isolamento de mquinas rotativas compreende a limitao da tensode impulso e a reduo da inclinao da frente de onda da tenso, denominado achatamentode onda. O circuito de proteo compreende a instalao de pra-raios e capacitores

adequadamente calculados, instalados entre os terminais da mquina e a malha deaterramento, conformeFig 4.

Surtos de tenso podem levar o isolamento ao stress, ocasionando a falha doisolamento nas primeiras espiras do enrolamento.



17/198


Fig 4 Esquemas de ligao de motores de induo para proteo contra surtos utilizandocapacitores e para-raios..

3.2.2 Proteo Contra Sobrecargas.

O funcionamento do motor acima de sua potncia nominal acarreta uma correnteacima da nominal circulando nos enrolamentos e um aumento na temperatura da mquina, podendo superar a temperatura mxima admitida pelo material isolante. A operao nestacondio levar a degradao trmica do material isolante e queima da mquina.

Os motores de baixa tenso so normalmente protegidos por um rel trmico, percorrido pelas correntes das trs fases, provocando o aquecimento de lminas bimetlicas,que em condies de sobrecarga, desligar o contator, desenergizando o motor.



18/198


Fig 5 Rel de sobrecarga

A curva de operao do rel trmico dever ser compatvel com a curva trmica damquina protegida, conforme mostrado naFig 6.

Fig 6 Curvas de um rel trmico de sobrecarga, um rel de sobrecorrente a tempo inverso e deintegridade trmica de um motor

O rel trmico deve ser regulado para o valor da corrente nominal do motor protegido, mesmo em mquinas com fator de servio.



19/198


Nos casos em que o motor tem sobra trmica (Fator de Servio FS>1) e estacontecendo a operao do rel trmico, possvel regular o trmico para um valor at

FSI N . Neste caso recomenda-se verificar a temperatura no interior do enrolamento aps anova regulagem do rel trmico.

Procedimento para verificao da temperatura do enrolamento.

1. Regule o rel trmico para at FS I N (corrente nominal vezes o fator deservio do motor)

2. Com o motor temperatura ambiente, mea a resistncia hmica dosenrolamentos R1. Mea a temperatura ambientet 1.

3. Opere o motor com a carga na condio que estava provocando a operao do

rel trmico por um tempo suficiente para que seja alcanado o equilbriotrmico.4. Desligue o motor e mea rapidamente a resistncia hmica dos enrolamentos

R2, e a temperatura do ar de refrigeraot a,5. Calcule a elevao de temperatura do enrolamento atravs da formula abaixo:

( ) aa t t t R

R Rt t ++

=

11

1

12

2235

6. Calcule a temperatura do ponto mais quente considerando a temperaturaambiente de 40C.

T=(t 2-t a )+40C+K

onde:K=5C para mquinas comT de 60C e 75CK=10C para mquinas comT de 80CK=15C para mquinas comT de 100C e 125CT=elevao de temperatura de projeto da mquina

A temperatura do ponto mais quente no deve ser superior a:

100C- para mquinas com materiais de classe trmica A120C- para mquinas com matrias de classe trmica E130C- para mquinas com matrias de classe trmica B155C- para mquinas com matrias de classe trmica F180C- para mquinas com matrias de classe trmica H Nos motores de maior porte, de mdia tenso, a proteo contra sobrecargas

confiada a rels de sobrecorrente associados a detectores de temperatura instalados nointerior do enrolamento do motor. A curva de proteo do rel deve ser compatvel com a



20/198


curva trmica do motor de forma que o rel opere antes que o material isolante sejacomprometido.

Os detectores de temperatura mais utilizados em motores de grande porte so osRTD - Resistence Temperature Dependent ou resistncia calibrada, tendo comocaracterstica uma relao linear com a temperatura, propiciando uma indicao datemperatura no interior dos enrolamentos.

Os RTDsmais comuns so os de platina e cobre que tm, respectivamente, suasresistncias a 0C de 100 e 10.

Tabela 1 Converso de resistncia x temperatura para RTD PT-100

Os RTDs so instalados nas ranhuras dos motores, em contato com as bobinas,dispostos nas trs fases, propiciando alarme e desligamento.



21/198


Devido inrcia trmica, os detectores de temperatura no podem, na grande maioriadas situaes, atuar de forma suficientemente rpida para defeitos que ocasionam elevaesabruptas de corrente.

So muitos eficazes para motores sujeitos a regime intermitentes ou contnuos comcarga intermitente e em casos em que ocorrem sobretemperaturas sem a correspondentesobrecorrente, como na obstruo no sistema de refrigerao ou perda de ventilao.

Os resistores so normalmente fornecidos com trs terminais, permitindo, quandoligados em ponte, eliminar o efeito da resistncia dos condutores entre o resistor e o relsupervisor.

Outros dispositivos podem operar como detectores de temperatura, tais como os bimetlicos e os termistores.

Os termostatos so dispositivos bimetlicos que comutam um contato quando atemperatura se aproxima de um valor estabelecido (fixo). Instalados nas cabeas de bobinasdo lado oposto ao ventilador (individual, ou por fase), so ligados em srie com a bobina docontator, desligando o circuito quando da abertura do contato.

Os termistores (Fig 7b) so dispositivos semicondutores instalados dentro dascabeas das bobinas, do lado oposto ventilao, podendo ser instalados em uma nica fase,mas preferencialmente nas trs. O termistor exige um rel que ir sentir a variao abrupta dovalor da resistncia, prxima temperatura de operao, comutando um contato que ir provocar o desligamento do motor.

O termistor mais comumente usado na proteo de motores o PTC que tem umcoeficiente de temperatura positivo (resistncia aumenta com o aumento da temperatura).


(a) (b)


22/198


23/198


A proteo contra falta para terra (corrente de seqncia zero) normalmente ligadaa um TC toroidal que abraa as trs fases, conformeFig 9

Fig 9 Esquema de proteo de falta fase terra

Em mquinas de grande porte comum a utilizao de proteo diferencial dosenrolamentos. Um esquema de ligao possvel mostrado naFig 10. As vantagens desta proteo so a alta confiabilidade, alta velocidade e pelo fato de operar somente para faltasinternas ao motor.

Fig 10 Circuito tpico de um sistema de proteo diferencial


3 transformadores de correnteno fechamento da estrela

3 transformadores de correntena linha

Rel diferencial em cada fase(somente mostrado em umafase)


24/198


Fig 11 Proteo diferencial de motor de mdia tenso

3.3 PROTEO CONTRA FALTA E DESEQUILBRIO DE FASES

Correntes desequilibradas provocam aquecimentos nos enrolamentos, capazes delevar o sistema isolante falha por degradao trmica. Para a proteo de motores de mdiatenso so utilizadas unidades que filtram as correntes de seqncia negativa, desligando omotor.



25/198


3.4 INTERAO MOTOR E MQUINA ACIONADAA transmisso consiste no conjunto responsvel pela transferncia da potncia

mecnica carga acionada. Quando vista pelo motor, a transmisso uma fonte de esforosexternos, devendo-se garantir a compatibilidade entre o motor e a transmisso.

As transmisses diretas devem ser preferidas pelo fato de exercerem menoresesforos sobre a ponta do eixo do motor.

Os motores padronizados pelos fabricantes nem sempre so adequados s aplicaescom transmisses no-diretas, a includas polias e correias, rodas dentadas, engrenagens, etc,isso quando montadas diretamente sobre o eixo do motor.

A fora transferida ao eixo ser tanto maior quanto menor for a polia motora

montado no eixo do motor. As tabelas a seguir indicam o dimetro primitivo mnimo de polias motoras em correspondncia carcaa e a metade do comprimento da polia (fonteWEG).

Tabela 3 Dimetro primitivo mnimo de polias



26/198


A polia deve ser montada o mais prximo possvel do mancal do motor conformeFig12.

Fig 12 Exemplo de instalao de polias

As polias motoras e movidas devem estar perfeitamente alinhadas, reduzindo osesforos radiais desnecessrios nos mancais.

Fig 13 Alinhamento de polias



27/198


A tenso na correia dever ser suficiente para evitar o escorregamento durante ofuncionamento. Tenses excessivas aumentam o esforo na ponta do eixo e mancal, causandofadiga, com reflexo na reduo da vida til do rolamento e eventual cisalhamento do eixo.

Fig 14 Instalao de correias

Mesmo quando todos os requisitos citados esto atendidos, pode acontecer falha prematura de rolamentos. Neste caso o fabricante deve ser consultado com respeito compatibilidade do motor para acionamento por correia.

3.5 INSPEO DE MOTORES ELTRICOS

3.5.1 Instalao do Motor Eltrico.

Na atividade de instalao de um motor, o inspetor deve verificar os seguintes pontos:

3.5.1.1 AterramentoA carcaa do motor deve estar firmemente conectada ao potencial de terra atravs do

quarto condutor ou diretamente malha de terra, conformeFig 15.



28/198


Fig 15 Aterramento da carcaa

3.5.1.2 Dispositivos de Bloqueio e Calos

Os dispositivos de bloqueio e calos instalados para transporte, devem ser removidos permitindo a livre movimentao do rotor.

3.5.1.3 Medio da Resistncia de IsolamentoPara que um motor seja energizado necessrio que a resistncia do isolamento para

a massa e entre fases tenha um valor mnimo que permita sua energizao.

O valor mnimo definido pela equao:

1+= KV Rm

Onde,

R m = resistncia 1 minuto a 40C em megohms, na posio RST x massaKV = classe de tenso do motor em kV

Para maiores informaes consulte o captulo 24 Avaliao de Isolamento Eltrico Utilizando Tenses de Corrente Contnua.


Ponto deaterramento


29/198


3.5.1.4 Conexo de Fora do Motor O inspetor dever verificar se a conexo do motor foi realizada de acordo com a

tenso da rede. Dever ser verificado se a isolao dos cabos de conexo do motor est feitacom um volume de fita isolante capaz de garantir tanto a resistncia eltrica quanto amecnica exigida pelos esforos contra paredes da caixa de ligaes.

3.5.1.5 Conexes dos Condutores dos Circuitos de Proteo e ControleCertificar-se da correta ligao dos resistores de aquecimento, dispositivos

indicadores e de proteo (termostatos, termistores, termo-resistncias , sensores de vibrao,etc) e controle (solenides, etc).

3.5.1.6 Fixao do Motor BaseO motor dever estar firmemente fixado base, com todos os parafusos torqueados.

3.5.1.7 Protees do Motor Certificar se os dispositivos de proteo (rels trmicos, fusveis, disjuntores, rels

de sobrecorrente, diferencial e outros) esto ajustados corretamente para efetiva proteo domotor.

3.5.2 Operao com o Motor Desacoplado

Na operao com o motor desacoplado so verificados o sentido de giro do motor erudos que possam caracterizar algum problema de mancal e a correta operao do resistor deaquecimento (space heater).

A medio de vibrao com o motor desacoplado tem como objetivo detectar principalmente desbalanceamento, danos em rolamentos, desalinhamento entre furos dastampas, empeno de eixo e problemas magnticos.

A medio normalmente realizada com um medidor de velocidade de vibrao emseis pontos da carcaa, posies axial, vertical e horizontal, mancal lado acoplado (LA) eoposto ao lado acoplado (LOA), conformeFig 16.

O maior valor medido deve ser comparado com aTabela 4, obtida com base na Norma ISO 10816 1, editada em 1995



30/198


Fig 16 Pontos de medida de vibrao

Tabela 4 Limites de vibrao de acordo com a faixa de potncia do motor

POTNCIA DO MOTOR LIMITE DE VIBRAO(mm/s) VALOR RMSMenor que 20 cv 1,8 mm/s

20 cv at 100 cv 2,8 mm/ s

100 cv at 500 cv 4,5 mm/s

Caso algum valor medido supere o valor de tabela, recomenda-se uma anlise devibrao para definio da causa do problema.

Durante a operao com o motor desacoplado importante fazer a medio dacorrente nas trs fases.

Caso as correntes estejam desequilibradas, calcular o desequilbrio:



31/198


%100= MTF DMD

DI

onde:DI = Desequilbrio de corrente em percentagem.DMD = Maior desvio de corrente de fase em relao media das trs fases.MTF = Mdia das trs fases.

O limite do desequilbrio de corrente recomendado pela WEG :

10 % - para motores de 4, 6 e 8 plos.20 % - para motores de 2 plos.

O desequilbrio pode ter como causa o prprio desequilbrio da tenso dealimentao ou da impedncia dos enrolamentos do motor.

Desequilbrio de corrente ocasiona um sobreaquecimento nos enrolamentos ereduo da vida til do isolamento por degradao trmica.

3.5.3 Acoplamento Motor Mquina Acionada

O processo de acoplamento exige um criterioso procedimento de alinhamentoexecutado com relgio comparador ou equipamento a laser. O motor deve estar firmementefixado base.

O acoplamento deve ser flexvel o bastante para compensar o desalinhamentoresidual.

As partes do acoplamento devem ser montadas de tal forma que deixe uma folgamnima de 3 mm e que permita o deslocamento (passeio) magntico do eixo, permitindo queo motor trabalhe no centro magntico.



32/198


Fig 17 Alinhamento motor - mquina acionada

Fig 18 Carcaa do mancal e folga axial

3.5.4 Operao com o Motor AcopladoO motor acoplado deve ser girado preferencialmente com carga mxima, quando

sero novamente verificados os nveis de vibrao, as correntes nas trs fases e a existncia derudos anormais. Em mquinas de grande porte, pode ser importante uma anlise dasvibraes no espectro de freqncia.



33/198


Para mquinas acopladas valem os seguintes limites de vibrao global (Veff emmm/s).

Tabela 5 Valores de vibrao para motores com carga

GRUPO DE MQUINAS BOM ACEITVELAINDA

ACEITVELNO

ACEITVELGRUPO K Mquinas pequenas.Motores at 15 kW fixadasrigidamente com a fundao.

0 a 0,7mm/s

0,7 a 1,8mm/s

1,8 a 4,5mm/s > 4,5 mm/s

GRUPO MMquinas mdias.Motores com potncia entre 15 e 75kW fixadas rigidamente com afundao.

0 a 1,1

mm/s

1,1 a 2,8

mm/s

2,8 a 7,1

mm/s> 7,1 mm/s

GRUPO GMquinas maiores.Motores com potncia acima de 75kW sobre fundaes rgidas.

0 a 1,8mm/s

1,8 a 4,5mm/s

4,5 a 11,0mm/s > 11,0 mm/s

GRUPO TMquinas montadas sobre fundaesde freqncia manual baixa (apoiadaselasticamente).

0 a 2,8mm/s

2,8 a 7,0mm/s

7,0 a 18,0mm/s > 18,0 mm/s

Nas mquinas de grande porte devem ser verificadas todas as protees,instrumentos indicadores e dispositivos de controle.

3.5.4.1 Indicadores e Proteo de VibraoObservar se os valores de vibrao com carga esto dentro dos limites de controle, e

se esto compatveis com os nveis operacionais normais da mquina.

3.5.4.2 Indicadores e Proteo Trmica dos MancaisA temperatura dos mancais, com o motor operando com carga e aps atingir o

equilbrio trmico no deve ser superior a 80 C. Temperatura superior deve ser investigada.



34/198


Fig 19 Sensores de vibrao e temperatura de mancal de motor de mdia tenso

Fig 20 Indicador de temperatura do mancal de motor de mdia tenso



35/198


3.5.4.3 Indicadores e Proteo Trmica dos EnrolamentosAps o motor atingir o equilbrio trmico, operando com carga, a temperatura dos

enrolamentos no deve ser superior temperatura de alarme, igual aT+40C. Indicao detemperatura superior deve ser investigada.

3.5.4.4 Dispositivos AuxiliaresObservar a correta operao dos dispositivos de lubrificao forada dos mancais,

refrigerao gua do motor e outro circuitos perifricos.

Fig 21 Indicador e pressostatos do sistema de lubrificao dos mancais de motor de mdiatenso



36/198


3.5.5 Inspeo Sistemtica

3.5.5.1 Sistema de Alimentao Verificar se o valor da tenso est compatvel com a nominal (10%). Verificar se as tenses esto equilibradas nas trs fases. As correntes nas trs fases esto equilibradas e so inferiores corrente

nominal? O painel de alimentao e componentes (inclusive proteo) esto

plenamente operativos? A linha eltrica e cabo de alimentao esto em perfeitas condies?

3.5.5.2 Motor O motor est rigidamente fixado base? O aterramento da carcaa est efetivo? Os cabos no interior da caixa de

ligaes esto bem isolados, sem sinais de aquecimento e com o isolamento preservado?

O interior da caixa de ligaes est isento de contaminantes ? A carcaa est limpa, sem acmulo de materiais que comprometam a troca de

calor? O sistema de ventilao (ventilador, dutos, etc) est funcionando

adequadamente? Os sensores e indicadores de vibrao e temperatura esto instalados

corretamente, limpos e os condutores e prensa cabos em boas condies? A vibrao total do motor est dentro dos valores aceitveis por normas e os

valores esto de acordo com as medies anteriores? Os valores das medies de isolamento esto de acordo com as medies

anteriores? Os valores garantem uma operao segura? Os valores das medies de resistncia hmica indicam enrolamentos

equilibrados?

3.6 INSPEO EM MQUINAS COM ESCOVAS DE CARVO

Motores de CA de rotor bobinado, motores de corrente contnua e geradores eltricosutilizam escovas de carvo para transferir energia entre partes mveis e fixas.

As mquinas que utilizam escovas exigem da manuteno um cuidado especial por dois motivos bsicos:

Mquinas com escovas exigem da manuteno um esforo muito grande paramanter a comutao em boas condies e o motor com uma grandeconfiabilidade.



37/198


O p de escova um contaminante que, associado com a umidade e leo, principalmente, reduz muito significativamente a resistncia de isolamentodos enrolamentos.

Para que haja uma boa comutao, ou seja, para que o trabalho das escovas sobre ocomutador ou anel coletor seja perfeito, necessrio que haja um depsito de grafite sobresua superfcie, denominado filme ou patina.

A formao de um bom filme exige que a escova seja adequada s caractersticasoperacionais da mquina. Alm disto so necessrias condies especficas de umidade,temperatura e rugosidade do comutador ou anel coletor.

A patina uma camada semicondutora, imprescindvel a uma boa comutao que,reduzindo o atrito, reduz o desgaste e gerao de p de escova. Patinas normais tem umacolorao uniforme e uma espessura ideal de 0,3 mm.


Patinas de aparncia normal

P2, P4 e P6 - so exemplos de patinas com aparncia normal, indicandobom funcionamento.

A patina apresenta-se lisa, ligeiramente brilhante, colorao uniforme desde obronzeamento, o marron claro (P2), at o marron escuro, podendo ainda conter tonalidade cinza (P6) azuladas, avermelhadas ou outras.

IMPORTANTE A REGULARIDADE, NO A TONALIDADE.

Patinas Anormais

P12 - aspecto: Patina raiada com pistas mais ou menos largas. A cor alternadamente clara ou escura. No h desgaste no comutador.Causas: Alta umidade, vapores de leo ou de gases agressivos ambientais,baixa densidade de correntes nas escovas.

P14 - aspecto: Patina rasgada, de modo geral como P12, com pistas mais estreitase ataque ao comutador.Causas: Como P12, porm, a danificao perdura h tempo.

P16 - aspecto: Patina gordurosa com manchas aperidicas, forma e cor desuniforme.Causas: Comutador deformado ou muito sujo.


38/198



Patina com manchas de origem mecnica

P22 - aspecto: Manchas isoladas ou com espaamento regular, apresentando-seem uma ou vrias zonas do comutador.Causas: Ovalizao do comutador, vibrao da mquina, oriundas dodesbalanceamento do rotor ou de mancais defeituosos.

P24 - aspecto: Manchas escuras com bordas definidas, vide tambm T12 e T14.Causas: Lmina ou grupo de lminas defeituosos que provocam o erguimento dasescovas e a conseqente perda de contato.

P26 e P28 - aspecto: Lminas manchadas nas beiradas ou no centro. Causas:Freqentes dificuldades de comutao ou tambm comutador mal retificado.

Patina com manchas de origem eltrica

P42 - aspecto: Lminas alternadamente claras e escuras.Causas: Desuniformidade na distribuio de corrente em dois bobinamentosparalelos de lao duplo ou, tambm, diferena de indutncia em caso de duasbobinas por ranhura.

P46 - aspecto: Manchas foscas em intervalo duplo - polares.Causas: Geralmente soldagens defeituosas das conexes auxiliares ou nas asasdas lminas.

B2, B6 e B8 - aspecto: Queimaduras no centro ou nas bordas lminas. Causas: Fascamentoproveniente de dificuldades de comutao.

B10 - aspecto: Patina perfurada, formao de pontos claros como densidade e distribuiovariados.Causas: Perfurao da patina com conseqncia de excessiva resistncia eltrica da mesma.


39/198


Fig 22 Defeitos nas lminas


Manchas no comutador

T10 - Manchas escuras reproduzindo rea de contato das escovas.Causas: Prolongadas paradas desenergizadas ou curtas paradas sobre carga.

T12 - aspecto: Queimaduras nas bordas de sada e na entrada da lminasubseqente.Causas: Indica a existncia de lminas salientes (vide L2).

T14 - aspecto: Manchas escuras.Causas: Indica a existncia de lminas em nvel mais baixo (L4), ou de zonasplanas no comutador.

T16 - aspecto: Marcas escuras claramente delimitadas conjuntamente comqueimaduras nas bordas das lminas.Causas: Isolao entre lminas, mica saliente (vide L6).

T18 - aspecto: Manchas escuras.Causas: arestas das lminas mal ou no chanfradas (vide L8).

Desgaste do comutador

R2 - Desgaste Normal: Aspecto de um comutador mostrando o desgaste dometal, pista por pista, com montagem correta, conseqente de um desgastenormal aps um longo perodo de funcionamento.

R4 - Desgaste Anormal: Aspecto de um comutador, mostrando desgasteanormal do metal conseqente da montagem incorreta das escovas (n deescovas positivas diferentes do nmero de escovas negativas sobre a pista),ou qualidade inadequada ou ainda poluies diversas.


40/198


Uma operao adequada da comutao em mquinas de corrente contnua estintimamente ligada s condies dos interpolos e ao funcionamento da comutao com a linhaneutra ajustada.

Fig 23 Nveis de faiscamento



41/198


Exercem influncia na comutao tambm a presso das escovas (molas), o nvel deassentamento (superfcie especfica da escova em contato com o comutador) das escovas, acarga aplicada ao eixo (porcentagem do conjugado nominal da mquina) e condiesambientais (vapores qumicos).

Uma operao ideal de uma mquina com escovas acontece quando:1. A patina tem aspecto normal.2. No existe faiscamento ou existe faiscamento pouco perceptvel em situaes

de sobrecarga.3. As escovas tm vida longa e a taxa de formao de p mnima.4. No existe desgaste perceptvel no comutador ou anis coletores.

3.6.1 Porta Escovas e Escovas

Nem sempre as escovas originais fornecidas pelos fabricantes so as mais indicadas para uma operao confivel.

Os primeiros dias e semanas de operao de uma mquina com anis devem ser acompanhados pelo inspetor. Se qualquer uma das quatro condies listadas no estiverematendidas necessrio atuar rapidamente no desenvolvimento de uma outra qualidade deescova.

Esta ao realizada em conjunto com um tcnico da empresa fabricante de escovasde carvo, que de posse de informaes de velocidade perifrica, densidade de corrente naescova, regime de trabalho e condies ambientais, definir uma qualidade de escova.

A troca de escovas deve ser precedida da remoo da patina formada pela escovaanterior, antes que a nova seja instalada.

Aps instalada, o desempenho da nova escova deve ser acompanhado intensamenteat a certeza de que a comutao tem um desempenho que propicie uma operao confivel eduradoura da mquina.

Aps a instalao de um jogo de escovas sempre necessrio que a superfcie dasescovas em contato com o comutador ou anis coletores tenham a mesma curvatura,garantindo, pelo menos, 80% de rea de contato.

Um dos mtodos mais utilizados para o assentamento de escovas consiste nainstalao de uma fita de lixa sobre o comutador ou anel coletor, com o dorso abrasivovoltado para o lado externo em contato com as escovas, montadas no interior do porta-escovas.

O rotor com lixa posto a girar manualmente, atritando a superfcie das escovascontra o abrasivo, at que se atinja o mnimo de 80% de rea de contato em cada uma das

escovas.



42/198


A lixa recomendada deve ter uma granulao em torno de 150. Aps o processo o pde carvo gerado deve ser totalmente aspirado e a limpeza complementada com pano seco.

As escovas devem trabalhar livremente no interior da bainha do conjunto porta-escovas. Para isto necessrio que as medidas interiores das superfcies das bainhas e asmedidas das faces das escovas estejam dentro das tolerncias permitidas.

Tabela 6 Tolerncias para t e a em micrmetros e para r em milmetros para escovas de grafitenatural e metal-grafite

VALORES

NOMINAIS

PORTA-ESCOVA (1) ESCOVA ELTRICA (2) FOLGA ESCOVA

t a t ar

mm Mx. Mn. Dif. Mx. Mn. Dif. Mx. Mn.1,62

2,5+ 54 + 14 40 - 120 - 60 60 174 74 0,3

3,245

+ 68 + 20 48 -150 - 70 80 218 90 0,3

6,3810

+ 83 + 25 58 - 170 - 80 90 253 105 0,3

12,516 + 102 + 32 70 - 260 - 150 110 362 182 0,52025 + 124 + 40 84 - 290 - 160 130 414 200 0,53240 + 150 + 50 100 - 330 - 170 160 480 220 0,8

50 + 150 + 50 100 - 340 - 180 160 490 230 0,864 + 180 + 60 120 - 380 - 190 190 560 250 0,8

80 + 180 + 60 120 - 390 - 200 190 570 260 0,8100125 1,0

(1) As tolerncias para os porta-escovas so conforme a tolerncia E10 da ISO. A verificaodimensional dos porta-escovas efetuada com o calibrador passa, no passa.

(2) As tolerncias para as escovas so conforme a tolerncia b11 da ISO para dimenses > 12,5 mm e c11da ISO para dimenses < 12,5 mm.

* Tabela extrada da norma ABNT.



43/198




44/198


Fig 24 Dimenses de escovas eltricas

t = Dimenso da escova em sentido tangencial.a = Dimenso da escova em sentido axial.r = Dimenso da escova em sentido radial.

Escovas e bainhas com dimenses fora das tolerncias permitidas devem ser eliminadas.

As escovas devem trabalhar com presses dentro das tolerncias recomendadas.Todas as escovas devem ter presses aproximadamente iguais.

Tabela 7 Recomendaes de presso nas escovas para cada tipo de mquina

TIPOS DE MQUINAS PRESSO NA ESCOVA

Mquinas estacionrias livres de vibrao e rudo 150 a 200 g/cm2

Anis deslizantes 170 a 250 g/cm2

Motores de trao 250 a 570 g/cm2

Mquinas com alta vibrao at 350 g/cm2

Motores fracionrios at 450 g/cm2

A medio da presso das escovas realizada com um dinammetro que mede afora aplicada na escova para se contrapor fora exercida pela mola. Introduz-se uma tira de papel entre a escova e o comutador, ou anel coletor, para determinar o momento da leitura no

instante em que o papel arrastado, com leve trao exercida pela mo.



45/198


Fig 25 Medio de presso na escova

Todas as escovas instaladas em um comutador ou anis coletores devem ter a mesmaqualidade (granulometria).

O comprimento das escovas um item de inspeo e controle da qualidade dacomutao e da confiabilidade operacional da mquina. Medir o comprimento das escovas,registrar as medies, trocar as escovas quando o comprimento atingir valores mnimosgarantidos para a operao e controlar o desgaste das escovas emmm/ms, importante para

garantir uma vida longa com confiabilidade para a mquina. Um aumento do desgaste dasescovas sem uma correspondente alterao operacional que o justifique, deve ser motivo deaveriguaes e de aes para que a qualidade da comutao seja reconstituda.

muito comum a operao de motores eltricos com carga reduzida e conseqente baixa densidade de corrente nas escovas. Na maioria das vezes uma mquina nestas condiesno consegue produzir uma boa patina e a m comutao conduz a um filetamento(raiamento) do comutador com comprometimento de sua vida til, devido necessidade deusinagens freqentes.

Uma das solues, normalmente adotada, para aumentar a densidade de corrente paramelhorar a comutao, a reduo do nmero de escovas.


Fazer a leitura da balanaquando a tira de papel puder ser puxada de entre a escova eo coletor


46/198


Toda pista dever ser percorrida por escovas positivas e negativas, sempre em igualnmero. Pista a faixa que uma escova determina sobre o comutador quando este est emmovimento, tendo a largura igual largura da escova.

Fig 26 Disposies corretas e incorretas de escovas ao longo do comutador

Os porta-escovas devem ficar dispostos paralelamente s lminas do comutador. Adistncia entre a face inferior do porta-escova e o comutador deve estar compreendida entre1,5 e 2,0 mm.

Fig 27 Distncia da bainha ao comutador ou anel coletor



47/198


3.6.2 Comutadores e Anis Coletores

Fig 28 Vista interna de um motor de corrente contnua com comutador em primeiro plano

A inspeo de comutadores e anis coletores deve compreender:

A excentricidade total no deve superar os 20m e a diferena entre lminasadjacentes deve ser inferior a 2m.

A alta excentricidade ocasiona uma dificuldade da mola em manter a escova emcontato com o comutador, conduzindo ao centelhamento e baixa qualidade da comutao. Asoluo passa pela usinagem do comutador ou anel coletor.

O controle da altura da mica e seu rebaixamento um item importante de inspeo.Quando a mica est alta ou aps usinagem, deve-se proceder o rebaixamento da mica comuma ferramenta cortante a uma profundidade de cerca de 1mm a 1,5 mm.



48/198


Fig 29 Rebaixamento da mica do comutador

As lminas de cobre do comutador no podem operar com quinas vivas (ngulo de90). As quinas devem ser chanfradas com ngulos variveis entre 60 e 90,Fig 31.

Fig 30 Ferramenta para desgaste de cantos

Fig 31 Valores limites do ngulo de chanfro dos cantos



49/198


A comutao influenciada pela vibrao da mquina. Altos valores de vibrao provocam o trepidamento das escovas, prejudicando a qualidade da comutao.

3.6.3 Interpolos e Linha Neutra

A m qualidade na comutao pode estar associada aos defeitos no circuito dosinterpolos e a operao fora da linha neutra.

Defeitos nos interpolos podem estar associados a curto-circuito nas bobinas ou errode ligao.

A verificao do ajuste da linha neutra pode ser realizada da seguinte maneira

(recomendaes WEG).

Ajuste grosso

Afrouxar os parafusos que fixam o anel do porta-escovas

Energizar a armadura (50 a 80% da corrente nominal por no mximo 30s),com o campo desligado. Se a zona neutra estiver desajustada, o rotor ir girar.Gira-se o anel dos porta escovas em sentido contrrio ao sentido de giro dorotor.

A zona neutra estar ajustada, quando o rotor ficar parado.

Ajuste Fino

Energizar o campo e a armadura com tenso nominal e corrente nominal nos doissentidos de rotao. A diferena de rotao no poder ser maior que 1%.

IMPORTANTE:

Se ao girar o anel do porta-escovas para a direita o rotor girar ao contrrio, os cabosdos plos de comutao que so ligados aos porta-escovas esto invertidos. Ligar corretamente os cabos e proceder ajuste grosso da zona neutra novamente.



50/198


3.7 PRINCIPAIS CAUSAS DE FALHAS DE MQUINAS ROTATIVAS DECORRENTE ALTERNADA

Fig 32 Motor de mdia tenso de 13,2 kV

3.7.1 Introduo

As falhas em mquinas eltricas rotativas tm como conseqncia, danos aosenrolamentos.

Os principais fatores de falha so os seguintes:

Especificao incorreta da mquina para as condies reais de operao. Falhas de fabricao e de reparao das mquinas, tais como na fabricao demateriais, processos e falhas de mo de obra.

Inexistncia, erros de calibrao e de especificao dos dispositivos de proteo.

Falhas ou exageros de operao. Manuteno inadequada ou inexistente

Os fatores acima esto, em maior ou menor intensidade, presentes na quasetotalidade das instalaes com mquinas eltricas.



51/198


Estes fatores conduzem condio de falha atravs de quatro causas principais: Rolamentos (mancais) Contaminao por agentes agressivos Degradao trmica do material isolante Abraso mecnica

3.7.2 Rolamentos (Mancais)

Desgaste acentuado nos mancais das mquinas eltricas rotativas pode ocasionar africo entre rotor e estator e sobreaquecimento devido ao atrito.

As partes atritadas se apresentaro com aspecto polido ou, em casos extremos

azulados, devido ao aquecimento. A isolao se apresentar danificada pelo calor na rea deroamento, freqentemente com curto entre espiras e para a massa. Com freqncia, este tipode defeito provoca, alm da queima do enrolamento, danos ao eixo, tampas e pacotemagntico, levando muitas vezes ao sucateamento da mquina.

3.7.3 Contaminao por Agentes Agressivos

Nenhuma mquina, por mais estanque que seja, est livre de contaminantes em seu

interior.leo, poeira, umidade, vapores qumicos, etc, penetram no interior da mquina

atravs de lubrificaes mal conduzidas, fendas na carcaa, ou simplesmente atravs do ar ambiente, no processo de contrao e dilatao do ar, em funo das variaes de temperaturae presso no interior da mquina.

Em geral a atmosfera industrial est carregada destes contaminantes, em especial nafaixa litornea, onde a umidade relativa do ar muito elevada.

Estes contaminantes penetram no sistema isolante, agredindo fsica e quimicamente omaterial, formando caminhos de menor resistncia de isolamento, elevando as correntes defuga e as perdas dieltricas, at a falha do isolamento e da mquina.

Vrias medidas podem ser adotadas para impedir ou retardar este processo dedegradao do isolamento:

Utilizao de mquinas totalmente fechadas. Especificao detalhada dos contaminantes presentes, de forma que ofabricante ou reparador possa desenvolver uma impregnao que resista a estescontaminantes. Acompanhamento da evoluo da contaminao do isolamento atravs das

medies sistemticas de resistncia de isolamento. O ndice de polarizao (IP) de



52/198


valor inestimvel e rejuvenescimento dos enrolamentos quando a contaminaoatingir nveis que possam comprometer o isolamento do motor.

3.7.4 Degradao Trmica

Os materiais isolantes so agrupados em classes trmicas estabelecidas em norma,que so basicamente, as seguintes:

CLASSE A 105OCCLASSE E - 120OCCLASSE B - 130OCCLASSE F - 155OCCLASSE H - 180OCCLASSE C - 220OC

A quase totalidade das mquinas modernas utiliza materiais isolantes das classesB, F e H.

Um material isolante, classificado dentro de uma classe trmica, capaz de suportar a temperatura limite da classe, por um tempo definido, sem que as suas propriedades isolantesfiquem prejudicadas.

Quando este isolante submetido a temperaturas superiores a de sua classe trmica,

os efeitos da deteriorao de suas propriedades dieltricas e mecnicas far-se-o sentir num perodo de tempo menor.

Os efeitos da temperatura sobre os isolantes so funo do tempo de exposio aocalor.

A figura abaixo mostra o tempo de vida de um isolante em funo da temperatura.

Fig 33 Reduo da vida til do isolante em funo da temperatura


Temperatura (C)

Vida til (horas)


53/198


Em geral, a cada 10 graus de sobre-temperatura a vida til do isolante fica reduzida metade.

Durante o funcionamento, as mquinas eltricas liberam calor que transferido parao meio ambiente atravs da carcaa.

Os motores so projetados para, em condies normais, terem uma elevao detemperatura, no ponto mais quente, de um certo valor acima da temperatura ambiente (40OC pela ABNT), conhecido como variao de temperatura da mquina.

Escolhe-se ento a classe trmica do material, igual ou superior temperatura do ponto mais quente da mquina.

Em condies normais de operao os materiais isolantes vo ficar submetidos a umatemperatura inferior de sua classe trmica, de forma que a deteriorao trmica se dar em perodo de tempo muito longo, da ordem de anos e at dcadas.

Entretanto, algumas condies anormais de operao do origem a um aumento das perdas da mquina ou reduo da dissipao do calor gerado, aumentando a temperatura noenrolamento e a reduo de sua vida til.

A manuteno eltrica deve conhecer estas condies, identific-las atravs de aes preventivas, corrigindo-as antes que levem as mquinas a falhas de isolamento.

3.7.4.1 Falta de Fase (Operao em Duas Fases)

Se uma fase de um motor eltrico trifsico, em funcionamento, for interrompida, omotor tentar manter-se em funcionamento, mesmo com torque reduzido, em funo daalimentao monofsica.

Se o conjugado mximo do motor for superior ao conjugado resistente da carga, omotor continuar funcionando, caso contrrio, ir parar.

Se o motor estiver parado e for energizado com duas fases, no rodar, por falta deconjugado de partida.

Em todas estas condies, o motor estar submetido a condies de sobretemperaturaem funo das altas correntes circulando nos enrolamentos, salvo casos especiais em que oconjugado da carga to baixo que as correntes absorvidas pelo motor permanecem inferioress correntes nominais.

Os motores devero estar protegidos por rels trmicos com caractersticas de proteo contra falta de fase ou dispositivos sensores de temperatura no enrolamento do motor (termistores ou protetores trmicos), ou ainda rels de seqncia negativa.



54/198


A identificao de um isolamento queimado por sobretemperatura em funo de faltade fase muito fcil:

Motores ligados em estrela: dois grupos queimados, seguidos de um em bomestado e assim sucessivamente.

Motores ligados em tringulo: um grupo queimado, seguido de dois outrosem bom estado e assim sucessivamente.

Fig 34 Danos causados ao enrolamento

3.7.4.2 Sobrecarga Mecnica

uma condio anormal em que o conjugado resistente da carga maior que oconjugado nominal do motor, continuamente, ou em ciclos, de forma que as temperaturas doenrolamento excedem aquelas estabelecidas em projeto.

Para evitar que essas sobrecargas levem reduo da vida til e queima prematurado motor, os rels trmicos (ou os protetores no enrolamento) devem estar bem ajustados eaferidos.

Toda operao dos dispositivos de proteo deve ser acompanhada atravs demedies de correntes absorvidas pelo motor e comparadas com a corrente nominal. Correntede operao acima da nominal pode ser uma evidncia de sobrecarga mecnica.



55/198


A operao de motores com tenses inferiores nominal pode ocasionar sobrecorrentes capazes de provocar sobretemperaturas no motor.

A queima por sobretemperatura caracterstica e o enrolamento se apresenta com oscondutores uniformemente enegrecidos e a isolao quebradia, podendo ter evoludo paracurto entre espiras, fase-terra ou fase-fase em funo da falha de isolamento,Fig 35.

Fig 35 Queima por sobrecarga

3.7.4.3 Rotor Travado

um caso particular de sobretemperatura que acontece quando da partida de ummotor, por um tempo prolongado, em razo do travamento da mquina acionada, do prpriomotor ou ainda em condies de falta de fase ou tenses reduzidas, etc.

A partida de um motor de induo, rotor de gaiola, muito delicada em funo daalta corrente as perdas so proporcionais ao quadrado da corrente(I 2 R) e da precariedadeda ventilao, em funo das baixas velocidades.

Os tempos mximos permissveis de rotor travado no passam de20 segundosparaos motores mais modernos.

Em caso de rotor travado, o rel trmico e os protetores de temperatura noenrolamento devem desligar o motor antes que o isolamento venha a falhar.

Os dispositivos de proteo devem estar aferidos e ajustados para operar antes dadegradao e falha do isolamento.

O aspecto visual de um enrolamento de um motor queimado por rotor travado similar ao da queima por sobrecarga,Fig 36.



56/198


Fig 36 Queima por rotor travado

3.7.4.4 Temperatura Ambiente Acima de 40OC

Motores operando com carga prxima nominal, em locais com temperaturaambiente superiores a 40OC, podem estar com o isolamento submetido a sobretemperatura.

Entretanto, nestes casos, o rel trmico no ser capaz de proteger adequadamente omotor.

O aspecto do enrolamento queimado assemelha-se ao dos casos anteriores.

Os motores no especificados para esta condio devem ter o seu sistema isolantetrocado para uma classe de maior temperatura.

Os motores novos devem ser adquiridos com informaes de que a temperaturaambiente excede os 40OC.

3.7.4.5 Partidas Sucessivas

Partidas sucessivas podem levar os enrolamentos a temperaturas muito altas,comprometendo a vida dos materiais isolantes.



57/198


Os intervalos entre partidas devem ser suficientemente longos para permitir adissipao do calor gerado durante a acelerao do motor.

A norma NBR 7094 determina um regime de partida mnimo que os motores devemsuportar: A frio, duas partidas sucessivas, com retorno ao repouso entre as partidas. A quente, uma partida aps ter funcionado nas condies nominais. Uma partida suplementar ser permitida somente se a temperatura do motor,

antes da mesma, no exceder temperatura de equilbrio trmico sob carganominal.

O nmero mximo de partidas permissvel para um motor, por unidade de tempo, difcil de ser calculado, em funo do nmero de variveis envolvidas: conjugado lquido de

acelerao, potncia requerida do motor e momento de inrcia do motor e da carga. Na especificao de motores para acionamento de cargas que requeiram um nmero

elevado de partidas, reverses, com ou sem frenagem, etc, deve ser indicado a seqncia defuncionamento do motor e as potncias exigidas pela carga ao longo do ciclo de trabalho.

3.7.4.6 Roamento Rotor-Estator

Desgastes acentuados nos rolamentos podem ocasionar a frico entre rotor e estator e sobreaquecimento, devido ao atrito.

As partes atritadas se apresentaro com aspecto polido ou, em casos extremos,azulados, devido ao aquecimento. A isolao se apresentar danificada pelo calor na rea defrico, freqentemente com curto entre espiras e para a massa.

A audio sistemtica do rudo dos rolamentos com estetoscpio ou a medio devibraes nos mancais das mquinas podem reduzir a zero a ocorrncia deste tipo de falha.

3.7.4.7 Tenses Anormais

Os motores de induo devem funcionar satisfatoriamente bem, dentro das condiesde potncia nominal, se as tenses eltricas em seus terminais no diferirem da tensonominal, em mais ou menos 10%, com freqncia nominal.

Um motor operando prximo a potncia nominal, com tenses fora do limite de 10%, pode estar com o seu isolamento submetido sobretemperatura.

Em geral, as tenses nos terminais dos motores so inferiores s nominais. Na

maioria dos casos isto se deve especificao de transformadores com tenso secundria



58/198


igual nominal dos motores. As quedas de tenses no prprio transformador e nos caboscondutores reduzem a tenso a valores substancialmente inferiores s tenses de placa dosmotores.

As tenses desbalanceadas provocam a circulao de correntes desiguais nosenrolamentos.

O efeito da tenso desbalanceada em motores trifsicos de induo equivalente aoaparecimento de uma tenso de seqncia negativa com sentido de rotao oposto ao datenso balanceada. Esta tenso de seqncia negativa produz um fluxo rotativo contrrio rotao do motor, acarretando altas temperaturas nos enrolamentos.

O percentual de desbalanceamento da tenso calculado pela frmula:

mdiaTensorededatensodamx Desvio .% =

A percentagem de desbalanceamento no deve ser superior a 1% durante perodos prolongados, ou 1,5% durante curtos perodos.

Um desbalanceamento de tenso de 2% ocasionar uma elevao de temperatura nafase de maior corrente em torno de 8%. Em geral, a elevao de temperatura mdia doenrolamento, percentualmente, um pouco menor que duas vezes o quadrado dodesbalanceamento percentual.

A manuteno deve mapear, atravs de medies e registros, as tenses em todos os barramentos dos Centros de Controle de Motores e nos terminais dos motores mais prximose distantes destes CCMs, corrigindo os desbalanceamentos e os nveis de tenses muitodiferentes do nominal.

3.7.5 Abraso Mecnica

A abraso mecnica ou vibrao do enrolamento causada pela movimentaorelativa entre espiras de uma bobina, entre bobinas, entre bobinas e ncleo, bobinas e estecas

e bobinas e amarraes.As foras envolvidas so de natureza eletrodinmica e proporcionais ao quadrado da

corrente.

A vibrao tem uma freqncia igual ao dobro da freqncia da rede, ou seja, 120hertz.

Durante a partida dos motores, quando a intensidade da corrente algumas vezessuperior corrente nominal, a intensidade das foras pode superar em 60 vezes a fora emcondies de regime.



59/198


Nos motores que operam com partidas freqentes, deve-se tomar cuidados especiaiscom a rigidez do enrolamento.

Quando um motor em que os condutores esto soltos, entra em funcionamento, as bobinas e os condutores, individualmente, vibram no interior e nas cabeas de bobinas,desenvolvendo-se uma abraso, por frico mecnica, do material isolante.

medida que ocorre a movimentao e a abraso, as folgas aumentam, permitindoum maior grau de liberdade dos condutores, aumentando a amplitude de vibrao. A abraso provoca a fadiga do material isolante dos condutores, do isolamento das ranhuras e dascabeas de bobinas, nas regies das amarraes.

Este tipo de falha ocorre tanto em motores de fio redondo, como nos de fioretangular.

Para evitar falhas deste tipo, deve-se tomar muito cuidado com a amarrao das bobinas, enchimento das ranhuras e estecagem, escolha do verniz a ser empregado e do processo de cura do impregnante.

As falhas produzidas por abraso podem conduzir a curto circuitos entre espiras,fase-fase e fase massa.



60/198


4 TRANSFORMADORES DE FORA

A vida til de um transformador a vida do isolamento slido, normalmente papelkraft, de natureza celulsica. Os trs grandes inimigos do sistema de isolao de umtransformador so a temperatura, a gua e o oxignio.

O tanque de um transformador imerso em leo mineral isolante um lugar ondereaes qumicas so iniciadas to logo o transformador cheio com leo.

O processo de oxidao do leo tem incio quando o oxignio entra em combinaocom os hidrocarbonetos instveis, na presena dos catalizadores existentes no transformador (cobre, ferro, gua, etc). O oxignio existe livre no ar presente no interior do transformador e

dissolvido no leo isolante.A degradao da celulose fonte de oxignio e as reaes no interior do

transformador tem como subproduto a gua.

O leo possui inibidores naturais, compostos orgnicos de enxofre, termicamenteestveis. Alm disto so acrescentados inibidores sintticos, tais como o ditercirio- butilparacresol (DBCT). O calor o principal acelerador das reaes de oxidao, sendo umfator determinante no tempo de vida til e nos cuidados de manuteno que se fazemnecessrios.

Fig 37 Transformador de potncia



61/198


4.1 ANLISE FSICO-QUMICA DO LEO ISOLANTE

O leo isolante o meio refrigerante com caractersticas isolantes do transformador eimerge todo o enrolamento slido, ncleo magntico e outras partes internas dotransformador.

Os produtos das reaes qumicas e da deteriorao do leo isolante e do isolamentoslido esto total ou parcialmente diludos no fluido isolante.

A anlise fsico-qumica do leo isolante um conjunto de testes recomendados parao acompanhamento das condies dos materiais isolantes do transformador:

Os testes mais comumente utilizados para a avaliao do estado operacional de um

transformador so os seguintes: Rigidez dieltrica ABNT/IBPM-530, ASTM(D877)80 e ASTM(D1816)79Umidade ASTM(D1535)79Fator de potncia ASTM(D924)81 Nmero de neutralizao ABNT/IBP MB-101, ASTM(D974) e ASTM(D1534)78Tenso interfacial ABNT/IBP MB320 e ASTM(D-971)77

As anlises fsico-qumica, normalmente so realizadas com um intervalo varivel de1 a 2 anos.

A observao criteriosa dos valores dos testes fsico-qumicos indica a contaminaodo leo e do isolamento slido com a umidade e a deteriorao do leo mineral isolante.

A gua pode existir no leo sob a forma dissolvida, no dissolvida (em suspenso) oulivre (depositada).

A quantidade de gua em soluo no leo funo da temperatura e do grau derefinao do leo.

Quando o contedo de umidade no interior do transformador reduzido, as pequenasquantidades de umidade ficam impregnando o papel isolante e dissolvidas no leo mineralisolante.

Quando o contedo de umidade aumenta, o excedente absorvido pelo papel isolantee se dissolve no leo isolante at atingir o limite de solubilidade no leo (funo detemperatura). A umidade excedente passar para a forma livre, sendo retido pelo papelisolante.

Rigidez dieltrica A gua livre em suspenso no leo e as partculas slidas emsuspenso (fibras celulsicas, carvo, poeira, et

Tecnicas de Inspecao Ensaios Cabos Eletricos

Documents

Transcript of Tecnicas de Inspecao Ensaios Cabos Eletricos