CA1 Trab 2

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA - CEFET/RJ

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA- ELETROTÉCNICA

Trabalho 2 de Corrente Alternada

Daniel Barbosa Eskenazi

Em função de investimentos de terceiros, devido aosucesso e confiabilidade dos serviços executados no abatedouro, houve uma reforma do mesmo e expansão das suas atividades para atender a demanda das empresas do ramo. O local servirá agora para abates de animais de pequeno e grande porte, numa demanda muito maior que anteriormente.Serão usados 2 motores para transporte (esteira) dos animais de pequeno porte, mais 2 motores para os animais de grande porte. A mesma linha segue para o triturador, será usado um motor para cada animal, mais um motor para limpeza e um para câmara frigorífica. Todos trifásicos.

Motor 1 - 2 esteiras para os animais de pequeno porte

Motor 2 - 2 esteiras para os animais de grande porte

Motor 3 - Triturador para animal de

pequeno porte

Motor 4 – Triturador para animal de grandeporte

Motor 5 – Limpeza do ambiente

Motor 6 – Câmara frigorífica

Dimensionamento do Transformador :

S=(hp×0,746 )

(fp×n)

Abaixo será realizado o cálculo da potência dos nossos motores operando à plena carga ou seja a 100%:

Motor 1:

S1=(10×0,746 )

(0,91×0,851 )×2=19,26KVA

Motor 2:

S2=(30×0,746 )

(0,89×0,876 )×2=57,41KVA

Motor 3:

S3=(10×0,746 )

(0,88×0,879 )=9,64KVA

Motor 4:

S4=(50×0,746 )

(0,88×0,922 )=45,97KVA

Motor 5:

S5=(20×0,746 )

(0,86×0,92)=18,86KVA

Motor 6:

S6=(40×0,746 )

(0,86×0,934 )=37,15KV

Vamos analisar abaixo, a potência consumida dos motores operando à meia carga:

Motor 1:

S1=(10×0,746 )

(0,86×0,84)×2=20,9KVA

Motor 2:

S2=(30×0,746 )

(0,84×0,848 )×2=62,84KVA

Motor 3:

S3=(10×0,746 )

(0,75×0,852 )=11,67KVA

Motor 4:

S4=(50×0,746 )

(0,81×0,91)=50,6KVA

Motor 5:

S5=(20×0,746 )

(0,71×0,905 )=23,22KVA

Motor 6:

S6=(40×0,746 )

(0,74×0,925 )=43,59KVA

Com base nos cálculos foi selecionado um transformador da WEG com as seguintes

características :

Dimensionamento do alimentador (Tabela A – instalação A2 para escolha da seção nominal no final)

Dadas as equações :

∆ V [% ]=2×∈×L× (Rcosθ+xsenθ).100Vn

Ib= PVq×√3×cosθ

R=ρ×LS

Ib−¿Corrente de projeto.P−¿ Potencia.x−¿ Reatância do cabo.Vq−¿ Tensão com a queda de tensão..¿−¿ Corrente Nominal.∆ V−¿ Queda de tensão.

cosθ−¿ Fator de potência.senθ−¿ Seno do ângulo do fator de potência.

Alimentador entre o barramento e o Motor 1

Ib1=57,11A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 16 mm2

L = 65 m∆ V [% ]=3 %

Alimentador entre o barramento e o Motor 2

Ib2=174,51A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 95 mm2

L = 70 m∆ V [% ]=3 %

Alimentador entre o barramento e o Motor 3

Ib3=29,63A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 6 mm2

L = 75 m

∆ V [% ]=3 %

Alimentador entre o barramento e o Motor 4

Ib4=141,33A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 70 mm2

L = 80 m∆ V [% ]=3 %

Alimentador entre o barramento e o Motor 5

Ib5=59,33A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 16 mm2

L = 85 m∆ V [% ]=3 %

Alimentador entre o barramento e o Motor 6

Ib6=116,87A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 50 mm2

L = 90 m∆ V [% ]=3 %

Alimentador entre o barramento e a carga linear

Ib=23,20A

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 4 mm2

∆ V [% ]=1 %

Alimentador entre o barramento e o transformador

Ib=Ib1+Ib2+Ib3+Ib4+lb5+lb6+23,20

Cabo - PVC, Prysmian (Superastic)Seção: 630 mm2

L = 50 m∆ V [% ]=3 %

Correção do fator de potência (cosθ1¿ para o fator de potência solicitado (0,92) com os motores operando à plena carga :

Motor 1:

fp 1 =0,91 θ1=27,210

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=8,86 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=8,20 KVAR

Q=Q1−Q2 = 0,46 KVAR

Motor 2:

fp 1 =0,89 θ1=30,140

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=5,19 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=4,11 KVAR

Q=Q1−Q2 = 4,95 KVAR

Motor 3:

fp 1 =0,88 θ1=31,50

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=5,20 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=4,10 KVAR

Q=Q1−Q2 = 1,10 KVAR

Motor 4:

fp 1 =0,88 θ1=31,500

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=24,81 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=19,58 KVAR

Q=Q1−Q2 = 5,23 KVAR

Motor 5:

fp 1 =0,86 θ1=34,090

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=11,20 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=8,03 KVAR

Q=Q1−Q2 = 3,17 KVAR

Motor 6:

fp 1 =0,86 θ1=34,090

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=22,04 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=15,83 KVAR

Q=Q1−Q2 = 6,22 KVAR

No ramal das cargas lineares:

fp 1 =0,80 θ1=40,960

fp 2 =0,92 θ2=25,640

Tgθ1=Q1PQ1=5,25 KVAR

Tgθ2=Q2PQ2=¿ 2,98KVAR

Q=Q1−Q2 = 2,27 KVAR

Corrigindo o fator de potência no sistema primário:

Não será corrigido diretamente no sistema primário, já que este está localizado na área externa e iria acarretar em um custo muito altopelo tamanho do banco de capacitores e para proteção do mesmo além de possuir uma grande

desvantagem pois não iria a liberação de carga do transformador.

Corrigindo o fator de potência no sistema secundário operando a vazio:

Pℜ=

2√( 100×I°×Pnt

Int

100 )2

−Pp02

Pℜ- potência reativa para elevar o fator de potência a 1.Pnt- potência nominal do transformador, em kva.Pp0- perdas a vazio do tranformador, em Kw.I0- corrente de magnetização do transformador, em A.(1,5% da Int).Int- corrente nominal do transformador.

Pnt=300Kva

Pp0=1,8Kw

Int=300

0,22×√3=787,3A

I0=1,5×759,7

100=11,81A

Logo, teremos :

Pℜ=12,35Kvar

Será instalar um banco de capacitores de 12,5 Kvar(676,84μF) nos terminais secundários do trafo

Dimensionamento do Banco de capacitores

C=103×Q

(V2.2.π.f )(μF)

V−Tensão

F−frequênciaemHZ

Q−Potênciareativa

Motor 1 : 25,21μF (0,5 Kvar – 27,3μF) Motor 2 : 271,28 μF (5 Kvar – 274,2 μF) Motor 3 : 60,28μF (1,5 Kvar – 82,2 μF) Motor 4 : 286,63μF (5 Kvar – 274,2 μF) Motor 5 : 173,73 μF (5 Kvar – 274,2 μF) Motor 6: 340,89 μF(7,5 Kvar – 411,3 μF) Cargas Lineares : 120,41μF (2,51 Kvar –

137,5μF)

Abaixo realizaremos uma nova correção com esses capacitores selecionados.

Qcorrigida=Q−QcapacitorTgθcorrigida=

QcorrigidaP

Fp = cosθ

Motor 1 :

Fp= 0,98Motor 2 :

Fp= 0,98

Motor 3 :

Fp= 0,99

Motor 4 :

Fp= 0,99

Motor 5 :

Fp= 0,99

Motor 6 :

Fp= 0,97

Cargas lineares :

Fp= 0,99

Sistema secundário

Fp= 0,98

Localização dos bancos de capacitores:

Será utilizada a correção do fator de potência diretamente nos motores sendo os mesmos manobráveis, para que ao desligar o motor eles consequentemente se desconectem do circuito. Economicamente acaba sendo uma vantagem pois reduzem seu tamanho e assim reduzindo também seu preço. Os capacitores serão ligados em Delta.

Instalação em Delta vs EstrelaInstalar capacitores em Estrela pode causar danos tanto para ocapacitor como para o motor pois eles não estão aterrados. Pode ocorrer uma ddp em cada fase do capacitor que contribui para a deterioração do mesmo e do motor acoplado. Caso ocorra uma falha em um dos capacitores, o motor pode ser sobrecarregado

Já a instalação em Delta possui a vantagem de que caso um capacitorfalhe, a tensão em cada fase permanece a mesma, o únicoefeito seria uma queda no KVar do circuito

Topologia do Circuito :

Tabela A

Referências bibliograficas:

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS – Hélio Creder

https://sites.google.com/site/carloskleber/corrente-alternada-i

http://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_motor_sel_web.asp

http://www.prysmian.com.br/energy/downloads.html

http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-capacitores-para-correcao-do-fator-de-potencia-50009818-catalogo-portugues-br.pdf