Monitoramento de motores assincronos atraves de reles

Monitoramento de motores assincronos atraves de reles

1. Monitoramento de Motores
Assíncronos Através
de Relés de Proteção
Avançados

Matheus Ramos do Nascimento
Renan Andrietta Machado
Thais Pinheiro Gouveia

2. Introdução
-Os motores elétricos rotativos, especialmente os motores de indução trifásicos são muito
importante nas indústrias, por isso necessitam de atenção especial dos operadores e
técnicos de manutenção.
-compressores, bombas, ventiladores, esteiras
-Um dos principais problemas que passam desapercebido pelos operadores e os sistemas
de supervisão são os relacionados a qualidade de energia elétrica (QEE).
-Os relés de proteção avançados podem identificar esses problemas e ajudar na análise e
na busca de diminuição dos mesmos.
-Algumas das funções desses relés são: Monitoramento de temperaturas, correntes e
tensões, distorção harmônica total (DHT), níveis de harmônicos, travamento do rotor, etc.
-O objetivo desse artigo é atentar sobre os problemas de QEE nos motores de indução e
como os relés de proteção avançados podem ser úteis na resolução desse problema.
2

3. Impactos da QEE sobre as máquinas
-Distorção Harmônica
-Desequilíbrio de Tensão e Corrente
-Sobrecargas Térmicas
-Sobrecarga no Estator
-Sobrecarga no Rotor
3

4. Distorção Harmônica
Cargas não lineares
Com o crescente uso de cargas não lineares (eletrônicos), os níveis de distorção harmônica estão
atingindo valores cada vez mais altos.
4

5. Distorção Harmônica
Em um motor de indução trifásico
(MIT), tensões de alimentação
distorcidas podem produzir
sobreaquecimento, perda de
eficiência, queda do fator de
potência verdadeiro e vibrações
mecânicas na máquina.
No que se refere à harmônicas, é
importante avaliar as correntes e
tensão de alimentação, o
rendimento, fator de potência,
velocidade, e, logicamente, a
temperatura do motor de indução.


5

6. Desequilíbrio de Tensão e Corrente
-Um sistema trifásico está equilibrado se as tensões e as correntes tiverem a mesma
amplitude e deslocadas de 120º uma em relação a outra.
-Esses desequilíbrios acontecem normalmente nos sistemas de distribuição, quando eles
possuem cargas monofásicas distribuídas inadequadamente.
-Nos motores de indução, os principais efeitos desses desequilíbrios estão nas tensões de
sequência negativa, que causam superaquecimento nas máquinas, diminuindo a vida útil
das mesmas.
-Desequilíbrios de corrente também podem ocasionar desequilíbrios de tensão no
barramento, afetando outros motores e cargas instaladas.
6

7. Desequilíbrio de Tensão e Corrente
7

8. Sobrecargas Térmicas
Sobrecarga no Estator: A temperatura no estator está relacionada principalmente com a
corrente circulante no enrolamento e pelas tensões de alimentação. Cargas maiores que o
fator de serviço do motor causam aquecimento nos enrolamentos do estator. A sobrecarga
térmica ainda está relacionada com o aquecimento causado pelas correntes e tensões de
sequência negativa, em conjunto com as componentes de seqüência positiva.
Sobrecarga no Rotor: A temperatura no rotor está associada ao valor de sua resistência,
que varia com o escorregamento da máquina; quanto maior for o escorregamento, menor é
a resistência rotórica. Durante a partida, a resistência rotórica atinge baixo valor enquanto
o escorregamento e a corrente circulante são elevados. Isto gera calor e a máxima
capacidade térmica do rotor pode ser atingida.


8

9. Sobrecargas Térmicas
9

10. RELÉS DE PROTEÇÃO AVANÇADOS
10

11. A. Medição e Monitoramento Avançados
• Grandezas Operacionais – tensão, corrente,
potência e energia.
• Desequilíbrio de Tensão (%).
• Distorção Harmônica Total (%).
• Capacidade térmica no estator e no rotor (%),
através de modelagem térmica precisa.
• Escorregamento (slip).
• Resistência Rotórica.
• Temperatura do estator e do mancal, através de
módulos de RTD’s (Resistive Temperature
Device).

11
• Oscilografia baseadas em eventos “trigger”.
• Estatísticas de operação do motor.
• Relatório de tendências (tempo de aceleração,
corrente de partida, tensão média, capacidade
térmica, número de partidas).
• Relatórios de partida, com valores de corrente,
tensão, escorregamento calculado (%) e
capacidade térmica, e alta taxa de amostragem.

12. Gráfico com relatório de partida de um motor de indução trifásico,
sendo qualquer problema ou anomalia facilmente identificada.

12

13. B. Funções de Controle
• Comandos automático de desligamento e partida dos motores.
• Comandos locais
• Comandos remotos
• Níveis de reservatórios
• Controle do fator de potência
• Reativos.


13

14. C. Comunicação e Acesso
Remoto aos Dados

●Comunicação com redes de
Supervisão e Controle.
●Realizar comunicações simultâneas
com sistemas supervisórios e ainda
●Enviar mensagens de alta
velocidade de trip ou alarme para
os demais equipamentos da rede
ethernet.
●Acesso local e remoto de
engenharia



14

15. Exemplos práticos
1)Superaquecimento de Motor Síncrono:
Problema: Alimentação de tensão desequilibrada.
Ação Corretiva: Remanejamento de cargas monofásicas ligadas à mesma Subestação.

2)Sobrecarga em Motor Associado à Britadeira:
Problema: Capacidade térmica do motor excedida.
Ação Corretiva: Identificação através do relé de proteção.

3)Perda de Eficiência no Resfriamento do Motor:
Problema: Aumento da temperatura do RTD no mancal do motor.
Ação Corretiva: Substituição do sistema de ventilação após o alarme do relé.


4)Elevação da Temperatura do Rotor devido a Harmônicas:
Problema: Componentes harmônicas de 5ª e 7ª ordem causadas pelo retificador de 6 pulsos.
Ação Corretiva: Estudo para aplicação de filtros de harmônicos após identificação pelo relé.

5)Gerenciamento e Monitoramento dos Motores:
Relatório estatístico de operação indicou 2 alarmes para situação de rotor travado.
Ação Corretiva: Desligamento (sinal de trip) da máquina para evitar problemas.
15

16. Conclusão
●O monitoramento contínuo das máquinas elétricas é essencial para evitar danos e prejuízos.
●Os relés de proteção desempenham um papel fundamental nesse monitoramento, permitindo uma melhor
utilização e manutenção dos motores.
●Com a integração de IEDs e redes de comunicação, é possível capturar e analisar informações de forma
prática, criando um banco de dados histórico para a manutenção preditiva.
●Relés de proteção avançados possibilitam melhorias na eficiência, redução de custos e um gerenciamento
mais eficaz do consumo de energia, tornando os sistemas elétricos mais seguros e confiáveis.
●Elimina a necessidade de investir em sistemas dedicados de controle e medição setorial, bem como em
transformadores de instrumentos adicionais
16