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ABNT-AssociaoBrasileira deNormas Tcnicas
Palavra-chave: Mquina sncrona 70 pginas
Mquina sncrona - EnsaiosNBR 5052JAN 1984
SUMRIO1 Objetivo2 Documentos complementares3 EnsaiosANEXO A -
Mtodo da superposioANEXO B - Modelos de formulrios para relatrios
de
ensaiosndice alfabtico
1 Objetivo1.1 Esta Norma prescreve os mtodos de ensaio
desti-nados a verificar a conformidade de mquinas sncronascom a NBR
5117 e determinar as suas caractersticas.
1.2 Esta Norma abrange as seguintes mquinas:
- geradores, exceto de plos no salientes;
- motores, exceto os de pequena potncia;
- compensadores;
- conversores de freqncia;
- conversores de fase.
2 Documentos complementares
Na aplicao desta Norma necessrio consultar:
NBR 5117 - Mquinas sncronas - Especificao
NBR 5165 - Mquinas de corrente contnua - Ensaiosgerais - Mtodo
de ensaio
NBR 5383 - Mquinas eltricas girantes - Mquinasde induo -
Determinao das caractersticas - M-todo de ensaio
NBR 5389 - Tcnicas de ensaios eltricos de altatenso - Mtodo de
ensaio
IEC 51 - Measuring instruments and their acessories
3 Ensaios
3.1 Resistncia do isolamento
3.1.1 A resistncia do isolamento pode oferecer uma in-dicao til
de que a mquina est ou no em condiesadequadas para sofrer os
ensaios dieltricos ou outros,e, no caso de instalao nova ou mquina
que esteveparada por um certo tempo, que a mquina est em con-dies
para o servio. Um valor alto da resistncia do iso-lamento no por si
mesmo prova de que a isolao notem rachas ou outros defeitos que
possam causar avariasaps a aplicao da tenso, embora no afetem
substan-cialmente o valor medido da resistncia do isolamento.
muitas vezes til como ensaio peridico de mquinas emservio, para
detectar enfraquecimento da isolao, acu-mulao de umidade ou
sujeira, o que indicado poruma acentuada reduo no valor medido.
3.1.2 A resistncia do isolamento sujeita a uma larga va-riao com
a temperatura, umidade e limpeza das partes.Quando a resistncia do
isolamento cai, pode, na maioriados casos de bom projeto e quando
no existem defeitos,
Origem: ABNT - MB-470/1982CB-03 - Comit Brasileiro de
EletricidadeCE-03:002.02 - Comisso de Estudo de Mquinas SncronasNBR
5052 - Rotating electrical machines - Synchronous machines -
Testing -Method of testDescriptors: Electrical machines.
Synchronous machines. Rotating machines
Mtodo de ensaio
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2 NBR 5052/1984
ser levada a um valor apropriado pela limpeza, com umsolvente
adequado, se necessrio, e pela secagem.
3.1.3 Se a mquina foi exposta a umidade excessiva, asecagem pode
ser feita pela circulao de corrente nosenrolamentos ou por
aquecedores, preferivelmente man-tendo-se a temperatura constante
em 75C; em nenhumcaso, porm, deve a temperatura exceder a
temperaturapara a qual a mquina foi projetada. Se a mquina
apre-senta uma resistncia do isolamento muito baixa, acon-selhvel
sec-la parada, ou ento girando com uma ve-locidade de rotao nominal
e com uma corrente de curto-circuito da armadura no mximo igual
corrente nominal.Com a aplicao de calor, a resistncia do
isolamentousualmente decrescer rapidamente, porm, logo que
oprocesso de secagem fizer efeito, ela crescer, atingindofinalmente
um valor aproximadamente constante. A se-cagem deve prosseguir, alm
do momento em que a re-sistncia do isolamento comeou a crescer
depois deatingir um mnimo, at que se possa assegurar que a
es-tabilidade do valor de resistncia do isolamento foi
atin-gido.
3.2 Valor mnimo da resistncia do isolamento
3.2.1 difcil prescrever regras fixas para o valor real
daresistncia do isolamento de uma mquina, uma vez queela varia com
o tipo, tamanho, tenso nominal, qualidadee condies do material
isolante usado, mtodo de cons-truo e os antecedentes da isolao da
mquina. Consi-dervel dose de bom senso, fruto da experincia,
deverser usada para concluir quando uma mquina est ouno apta para o
servio. Registros peridicos so teispara esta concluso.
3.2.2 As regras seguintes indicam a ordem de grandezados valores
que podem ser esperados em mquina limpae seca, a 40C, quando a
tenso de ensaio aplicadadurante 1 min. Valem tanto para
enrolamentos de correntecontnua como de corrente alternada, seja
para os en-rolamentos das armaduras, seja para os enrolamentosde
excitao.
Rm
= mnima resistncia do isolamento recomendada, emmegaohms, obtida
somando-se a unidade ao valornumrico da tenso nominal em
quilovolts
Se o ensaio feito em temperatura diferente, ser neces-srio
corrigir a leitura para 40C, utilizando-se uma curvade variao da
resistncia do isolamento em funo datemperatura, levantada com a
prpria mquina. Se nose dispe desta curva pode-se empregar a correo
apro-ximada, fornecida pela curva da Figura 1; nota-se aquique a
resistncia praticamente dobra para cada 10Cque baixa a temperatura
da isolao.
3.2.3 Em mquinas novas, muitas vezes podem ser obtidosvalores
inferiores, devido presena de solvente nosvernizes isolantes que
posteriormente se volatizam du-rante a operao normal. Isto no
significa necessaria-mente que a mquina est inapta para o ensaio
dieltricoou para a operao, uma vez que a resistncia do iso-lamento
ordinariamente se elevar depois de um perodoem servio. Em mquinas
velhas, em servio, podem serobtidos freqentemente valores muito
maiores. A compa-rao com valores obtidos em ensaios anteriores
na
mesma mquina, em condies similares de carga, tem-peratura e
umidade, serve como uma melhor indicaodas condies da isolao do que
o valor obtido numnico ensaio, sendo considerada suspeita qualquer
re-duo grande ou brusca.
3.2.4 O ensaio de resistncia do isolamento deve ordi-nariamente
ser realizado com todos os circuitos de igualtenso em relao terra
interligados. Se a leitura para oconjunto dos enrolamentos indica
um valor anormalmentebaixo, o estado de qualquer um dos
enrolamentos podeser verificado pelo ensaio de cada enrolamento
sepa-radamente.
3.2.5 A resistncia do isolamento pode ser medida comum
instrumento de medida direta, tal como o ohmmetroindicador do tipo
gerador, bateria ou eletrnico, ou comuma ponte de resistncia, com
um miliampermetro, umvoltmetro e uma fonte de corrente contnua
adequada, e,na falta de outro dispositivo para ensaio da isolao,
comum voltmetro de alta resistncia e uma fonte de correntecontnua
adequada. A medida da resistncia deve sertomada depois que o
potencial do ensaio foi aplicado isolao durante 1 minuto, para
evitar influncia da va-riao da polarizao do dieltrico. Devem ser
tomadasprecaues quando forem usados instrumentos de me-dida direta
ou uma fonte de corrente contnua, para que atenso aplicada aos
enrolamentos fique adstrita a um va-lor compatvel com o estado da
isolao e com a tensonominal do enrolamento a ser ensaiado.
3.2.6 O mtodo do voltmetro baseado na comparaodas correntes que
circulam quando uma tenso contnuaconstante sucessivamente aplicada
a uma resistnciaconhecida e a mesma resistncia em srie com uma
des-conhecida. Na aplicao do mtodo, a resistncia do vol-tmetro a
resistncia conhecida. A sensibilidade do ins-trumento tem influncia
direta sobre os valores da resis-tncia do isolamento que podem ser
medidos com razo-vel preciso. Para os voltmetros comerciais
comuns(100 ohms por volt), a aplicao com uma fonte de cor-rente
contnua de 500 V deve ficar restrita medio de1 M ou 2 M no mximo. A
resistncia mxima quepode ser medida em tenses inferiores a 500 V
pro-porcionalmente menor. Para instrumentos de maior
sen-sibilidade, o valor mximo de resistncia de isolamentoque pode
ser medido aumentado proporcionalmente sensibilidade em ohms por
volt. A Figura 2 d o diagramade ligaes. Fazem-se duas leituras de
tenso: a primeirada fonte sem a resistncia do isolamento e a
segunda co-locando-se a resistncia do isolamento em srie com
ovoltmetro.
V = leitura da tenso da fonte
V1 = leitura do voltmetro quando este est em sriecom a
resistncia do isolamento
R = resistncia do voltmetro
R1= resistncia do isolamento
ento: R R (V - V )V1
1
1=
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NBR 5052/1984 3
Figura 1 - Determinao da resistncia do isolamento
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4 NBR 5052/1984
3.3 Ensaio dieltrico
3.3.1 Execuo do ensaio
O ensaio deve ser executado de acordo com a NBR 5389.
3.3.2 Ensaio de mquinas novas e completas
3.3.2.1 As prescries seguintes aplicam-se somente amquinas novas
e completas, com todas as partes noseu devido lugar, sob condies
equivalentes s condi-es normais de funcionamento.
3.3.2.2 A tenso de ensaio deve ser aplicada entre os
en-rolamentos e a carcaa. O ncleo deve ser ligado car-caa e aos
enrolamentos no sob ensaio.
3.3.2.3 Quando ambos os terminais de cada fase
foremindividualmente acessveis, a tenso de ensaio deve seraplicada
a cada fase e carcaa. O ncleo deve ser liga-do carcaa e aos
enrolamentos no sob ensaio.
3.3.3 Ensaio em enrolamentos parcialmente substitudos
A parte velha do enrolamento deve ser cuidadosamentelimpa e seca
antes do ensaio.
3.3.4 Ensaio em mquinas submetidas a reviso
As mquinas devem ser limpas e secas antes do ensaio.
3.4 Ensaio de resistncia hmica (resistncia dosenrolamentos da
armadura e de excitao)
3.4.1 Generalidades
3.4.1.1 As medies de resistncia so usadas para trsfins: para
calcular as perdas I2R, para determinar a com-ponente ativa da
queda de tenso interna em carga, epara determinar a temperatura dos
enrolamentos. Doismtodos so comumente usados para determinar a
re-sistncia: o mtodo de tenso e corrente e o mtodo decomparao, no
qual a resistncia desconhecida com-parada com uma resistncia
conhecida por alguma ponteadequada.
3.4.1.2 Todas as precaues possveis devem ser tomadaspara se
obter a temperatura exata do enrolamento quandose mede a resistncia
a frio. A temperatura do ar ambienteno deve ser considerada como a
temperatura do enro-lamento. A temperatura do enrolamento deve ser
tomada
por termmetros localizados em vrios pontos do enro-lamento ou
por detectores embutidos, em mquinas comeles equipadas.
3.4.1.3 Se a resistncia de um enrolamento de cobre oude alumnio
conhecida numa temperatura t1 ela podeser calculada para qualquer
outra temperatura t2, por meioda seguinte frmula:
R = K + tK + t
. R2 21
1
R1 = a resistncia medida na temperatura t1, em grausCelsius
R2 = a resistncia desejada na temperatura t2, emgraus
Celsius
Onde:
para o cobre, K = 235
para o alumnio, K = 228
Para os enrolamentos constitudos em parte de fios decobre e em
parte de fios de alumnio, deve ser usado umvalor intermedirio da
constante K, em proporo s res-pectivas quantidades de cada
metal.
3.5 Ensaios de espiras curto-circuitadas deenrolamento de
excitao
3.5.1 Objetivo
Estes ensaios tm por objetivo a deteco de bobinas decampo
com:
a) espiras em curto-circuito;
b) nmero incorreto de espiras ou;
c) dimenses incorretas do condutor.
3.5.2 Mtodo 1: Queda de tenso, corrente contnua
Este mtodo pode ser utilizado para a deteco de
espirascurto-circuitadas somente se as conexes entre as bobi-nas
forem acessveis. O ensaio executado fazendo-sepassar uma corrente
contnua constante pelo enrolamento
Figura 2 - Medio da resistncia do isolamento - Mtodo do
voltmetro
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NBR 5052/1984 5
de excitao inteiro. A queda de tenso em cada bobinaou par de
bobinas medida por meio de voltmetro. Se avariao destas leituras
for superior a 2% da mdia, istopoder constituir indicao da
existncia de espiras curto-circuitadas na bobina ou de que parte do
enrolamento foienrolada com nmero errado de espiras ou dimensesde
condutor erradas.
3.5.3 Mtodo 2: Queda de tenso, corrente alternada
3.5.3.1 Efetua-se um ensaio mais sensvel para a detecode espiras
curto-circuitadas, fazendo-se passar correntealternada constante
pelo enrolamento de excitaointeiro. Se houver acesso s conexes
entre bobinas,dever ser medida queda de tenso em cada bobina oupar
de bobinas. A queda de tenso numa bobina comuma espira
curto-circuitada ser substancialmente inferior queda de tenso numa
bobina s. A queda de tensonuma bobina s, adjacente bobina com uma
espiracurto-circuitada, ser ligeiramente inferior queda detenso em
outras bobinas ss, devido ao fluxo reduzidona bobina
curto-circuitada. A comparao das tensesmedidas permitir a pronta
localizao das bobinasdefeituosas.
3.5.3.2 Se as conexes entre bobinas no forem aces-sveis, devero
ser medidas a corrente e a queda de ten-so no enrolamento inteiro.
A impedncia de um enro-lamento de um circuito nico, no qual existe
uma bobinacom uma espira curto-circuitada, ser reduzida a
aproxi-madamente (m-1)/m vezes o valor num enrolamento so,sendo m o
nmero de bobinas de enrolamento. Este en-saio til para a deteco de
uma espira curto-circuitadaexistente na mquina somente em operao.
Se variar avelocidade de rotao durante a aplicao de
correntealternada, uma descontinuidade nas leituras de correnteou
de tenso poder indicar o aparecimento e desapa-recimento de um
curto-circuito.
Nota: A sensibilidade deste mtodo de ensaio muito mais baixapara
rotores cilndricos, nos quais o enrolamento de ex-citao se acha
colocado em ranhuras, especialmentepara rotores de ao macio. A
sensibilidade varia na de-pendncia de qual das bobinas possui a
espira curto-circuitada. Ensaios de fbrica, nos quais so
aplicadoscurto-circuitos temporrios, podero servir de base
paraanlise futura, quando se suspeitar de espiras
curto-circuitadas. Para mquinas de rotor cilndrico, poderoser
preferidos os mtodos 3 e 4.
3.5.4 Mtodo 3: Resistncia sob corrente contnua
3.5.4.1 Neste mtodo, efetua-se uma comparao entre aresistncia do
enrolamento de excitao e um valor obtidopreviamente por ensaio ou
clculo.
3.5.4.2 Depois de o rotor ter ficado exposto temperaturaambiente
durante tempo suficiente para o enrolamentodo rotor inteiro
adquiri-la, mede-se a resistncia do enrola-mento de excitao pelo
mtodo da ponte dupla. A tempe-ratura do rotor medida por meio de
vrios termmetrosou pares termoeltricos localizados em pontos
adequa-dos. A resistncia ento corrigida para uma temperaturana qual
a resistncia foi determinada previamente pormeio de um ensaio
semelhante ou, no caso de uma m-quina nova, por clculo. Se o valor
corrigido da resistncia
medida no presente ensaio for significativamente inferiorao
valor de referncia, poder haver espiras curto-circuitadas.
3.6 Ensaio de polaridade para bobinas de campo
A polaridade dos plos de campo pode ser verificada pormeio de um
pequeno m permanente, montado de modoa poder girar e inverter a sua
direo livremente. O enrola-mento de excitao deve ser energizado com
5% a 10%da corrente nominal. O m indica a polaridade pela inver-so
da sua direo ao passar de plo para plo. O mdeve ser verificado para
certificar-se de que no perdeuo seu magnetismo ou sofreu inverso de
polaridade pelofluxo de campo.
3.7 Ensaio de tenso no eixo e isolao de mancal
3.7.1 Generalidades
3.7.1.1 Irregularidades do circuito magntico podem fazeruma
pequena quantidade de fluxo enlaar o eixo e assimgerar uma fora
eletromotriz entre as suas extremidades.Esta fora eletromotriz pode
causar a circulao de umacorrente atravs de eixo, mancais, pedestais
dos mancaise carcaa, retornando outra extremidade, a menos queo
circuito esteja interrompido por uma isolao.
3.7.1.2 Para os mtodos 1 a 3, a mquina deve ser operada
velocidade de rotao nominal e excitada para tensonominal da
armadura em vazio, salvo quando forem espe-cificadas outras condies
de operao.
3.7.2 Mtodo 1: Atravs da pelcula de leo do mancal,mancais no
isolados
Este mtodo requer que as propriedades isolantes dapelcula de leo
do mancal sejam adequadas para su-portar a tenso no eixo sem
descarga disruptiva. A exis-tncia de tenso ou corrente no eixo pode
ser determi-nada, operando-se a mquina com tenso e velocidadede
rotao nominais e ligando-se um condutor de baixaresistncia do eixo
carcaa em um mancal e um volt-metro de corrente alternada de faixa
reduzida (ou umampermetro de corrente alternada de faixa ampla),
comterminais de baixa resistncia do eixo carcaa numoutro mancal. A
deflexo do aparelho de medio indicaa existncia de tenso que pode
produzir correntes noeixo. Se no houver deflexo do aparelho de
medio, atenso existente insuficiente ou a pelcula de leo domancal
no est atuando como isolante adequado.
3.7.3 Mtodo 2: Atravs da isolao do mancal
Em muitas mquinas um ou mais mancais so isoladospara eliminar
correntes no eixo. Nos itens seguintes admi-te-se a isolao
localizada entre o mancal e a carcaa.Para verificar, nessas
mquinas, a existncia de tensoque poderia produzir corrente no eixo,
liga-se um con-dutor de baixa resistncia do eixo ao mancal no
isoladopara curto-circuitar a pelcula de leo e um voltmetro
decorrente alternada de faixa reduzida (ou um ampermetrode corrente
alternada de faixa ampla) entre o eixo e, suces-sivamente, cada
mancal isolado. A deflexo do aparelhode medio indica a existncia de
tenso que poderiaproduzir corrente no eixo, se no houvesse a isolao
domancal.
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6 NBR 5052/1984
3.7.4 Mtodo 3: Isolao do mancal
A isolao pode ser ensaiada, ligando-se em paralelo mesma um
voltmetro de corrente alternada de faixa re-duzida (ou um
ampermetro de corrente alternada de faixaampla). Um condutor de
baixa resistncia pode ser ligadodo eixo e cada mancal para
curto-circuitar a pelcula deleo. A deflexo do instrumento, neste
caso, prova que aefetividade da isolao pelo menos apenas parcial.
Seno houver deflexo do instrumento, a isolao est comdefeito ou no h
tenso no eixo.
3.7.5 Mtodo 4: Isolao do mancal
Coloca-se uma camada de papel pesado em torno doeixo, a fim de
isolar os assentos dos mancais no isolados.O acoplamento das
unidades de acionamento ou acio-nadas deve ser desembreado, se no
for isolado. Em pa-ralelo com a isolao, ligam-se dois cabos, um do
mancalisolado e outro da carcaa, a uma fonte de tenso de110 V - 125
V. Em srie com esta fonte de tenso acham-se ou uma lmpada de
filamento adequada para a tensodo circuito ou um voltmetro, cuja
escala plena seja deaproximadamente 150 V, e um resistor de 100
a300 . Se o filamento da lmpada no apresentar colo-rao, ou se a
leitura do voltmetro no exceder 60 V, aisolao poder ser considerada
satisfatria. Pode serutilizado tambm um megger de 500 V. Este muito
maissensvel e poder causar a rejeio de uma isolao narealidade
adequada para evitar danos causados pelacorrente resultante da
baixa tenso no eixo.
3.7.6 Mtodo 5: Isolao dupla
Em algumas mquinas os mancais so providos de duascamadas de
isolao com um separador metlico entreelas. O ensaio do mtodo 5
aplicado entre o separadormetlico e a carcaa da mquina. Este ensaio
deve serexecutado sobre cada um dos vrios mltiplos trajetosentre o
eixo e a carcaa, onde so utilizados mancaisisolados (por exemplo:
tubos de termmetros, tubos decontrole para uma turbina hidrulica,
selos para hidro-gnio e acoplamento isolado). Este ensaio pode ser
efe-tuado com a mquina parada ou em movimento. Ele deveser
suplementado por inspeo visual cuidadosa paracertificar-se da
inexistncia de possveis trajetos paralelosno providos de
isolao.
3.8 Ensaio de seqncia de fases
3.8.1 Generalidades
O ensaio de seqncia de fases feito para verificar aconcordncia
das marcaes dos terminais com as queforem especificadas pelo
comprador ou pelas normas.Os resultados so utilizados na ligao da
linha aos termi-nais da mquina para obter a operao em paralelo
cor-reta para geradores, ou o correto sentido de rotao paramotores.
A seqncia de fases em mquinas trifsicaspode ser invertida pela
troca das ligaes de linha comdois terminais de armadura quaisquer.
A seqncia defases em mquinas bifsicas pode ser invertida pela
trocade dois terminais de qualquer fase.
3.8.2 Mtodo 1: Indicadores de seqncia de fases
3.8.2.1 A seqncia de fases determinada operando-sea mquina como
gerador no sentido de rotao para oqual foi projetada e ligando-se
aos seus terminais um in-
dicador de seqncia de fases ou um motor de induo,cujo sentido de
rotao para determinada seqncia defases aplicada aos seus terminais
conhecido.
3.8.2.2 A Figura 3 um diagrama de um tipo de indicadorde seqncia
de fases que consta de enrolamentos co-locados num ncleo de ferro
laminado, com uma barrade ao montada no centro. Os terminais da
mquina emensaio, seja trifsica ou bifsica, devem ser ligados
aosterminais correspondentes do indicador ou motor. O indi-cador
mostrado na Figura 3 operar no sentido dos pon-teiros do relgio se
a seqncia de fases for 1, 2, 3 e nosentido contrrio ao dos
ponteiros do relgio se a se-qncia de fases for 1, 3, 2.
3.8.2.3 A Figura 4 mostra esquematicamente um outro tipode
indicador de seqncia de fases sem partes mveis,utilizado para
mquinas trifsicas. O indicador utiliza umpequeno capacitor e duas
lmpadas non ligados emestrela atravs do circuito trifsico a ser
ensaiado. Paraseqncia de fases 1, 2, 3, acender a lmpada ligadaao
terminal n 1 e para a seqncia de fases 1, 3, 2, acen-der a lmpada
ligada ao terminal n 3. Para a verificaodo indicador, o interruptor
da Figura 4 deve ser fechado.Se o indicador estiver operando
corretamente, ambas aslmpadas brilharo com a mesma intensidade.
3.8.2.4 Quando for necessrio ligar o indicador de seqn-cia de
fases aos terminais da mquina atravs de transfor-madores de
potencial, as ligaes destes devero serverificadas cuidadosamente,
visto que a inverso de pola-ridade de qualquer enrolamento do
transformador modi-ficar as relaes de fase entre as tenses
aplicadas aoindicador. Para ligao estrela-estrela, devem ser
esco-lhidos determinados terminais dos enrolamentos de alta-tenso
dos transformadores de potencial e ligados paraformar o neutro
primrio. Os terminais correspondentesdos enrolamentos de baixa
tenso devem ser ligados pa-ra formar o neutro secundrio. Se for
utilizada ligaotringulo ou tringulo aberto, impor-se-o
providnciasanlogas para assegurar seqncia de fases adequadano
sistema secundrio. Para quaisquer dos casos pre-cedentes importante
conservar a identificao da se-qncia de fases apropriada no sistema
secundrio.
3.8.3 Mtodo 2: Indicao por diferena de tenso
Uma verificao conveniente e prtica da seqncia defases de um
gerador sncrono, comparada do sistemaao qual ele deve ser ligado,
pode ser feita da seguinteforma: ligam-se quatro transformadores de
potencial comoindicado na Figura 5 para mquinas trifsicas.
neces-srio muito cuidado para manter a polaridade correta dasligaes
do transformador. O asterisco (*) mostra osterminais
correspondentes dos enrolamentos primrio esecundrio. Por meio desta
ligao, a ligao das lm-padas indicadoras efetivamente realizada
entre o ge-rador e o sistema atravs de chaves desligadoras
abertas.Deve-se levar o gerador at a velocidade de rotao
cor-respondente sua tenso nominal e aplicar a excitaocorrespondente
a esta. Ao aproximar-se do sincronismo,as lmpadas ligadas aos
secundrios dos transforma-dores de potencial se acendero ou apagaro
simulta-neamente se o gerador tiver a mesma seqncia de fasesque o
sistema, ao passo que elas se apagaro suces-sivamente, se as
seqncias de fases forem opostas.
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NBR 5052/1984 7
Figura 3 - Indicador de seqncia de fases
Figura 4 - Indicador de seqncia de fases com lmpadas non
Figura 5 - Esquema de ligaes para comparao da seqncia de fase de
um gerador com a do sistema pelaindicao de tenso atravs de uma
chave desligadora
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8 NBR 5052/1984
3.9 Irregularidade da forma de onda - Determinao dofator de
interferncia telefnica (FIT)3.9.1 A faixa de freqncia medida deve
cobrir todos osharmnicos desde a freqncia nominal at 5000 Hz.
3.9.2 A determinao do FIT deve ser efetuada por umdos dois
procedimentos alternativos de 3.9.2.1 a 3.9.2.3.
3.9.2.1 Diretamente por meio de um dispositivo de medioe de um
sistema associado, especialmente projetadospara este fim.
3.9.2.2 Anlise da tenso em vazio e clculo do valor
eficazponderado mediante a seguinte frmula:
FIT (%) = U100 E E E ... E 12 12 22 22 32 32 n2 n2 + + +
Onde:
En
= valor eficaz do harmnico de ordem n da tensode linha nos
terminais da mquina
U = valor eficaz de tenso da linha nos terminaisda mquina
n
= fator de ponderao para a freqncia corres-pondente harmnico de
ordem n
3.9.2.3 Os valores numricos do fator de ponderao paraas
diferentes freqncias devem ser obtidos na Tabela 1;o grfico da
Figura 6 pode ser utilizado para facilitar a in-terpolao.
Freqncia Fator de Freqncia Fator de Freqncia Fator deHz ponderao
Hz ponderao Hz ponderao
60 0,0002594 1500 1,61 2940 1,97120 0,00221 1560 1,63 3000
1,97180 0,00333 1620 1,65 3060 1,95240 0,0489 1680 1,67 3120
1,93300 0,111 1740 1,70 3180 1,90360 0,180 1800 1,71 3240 1,87420
0,276 1860 1,72 3300 1,83480 0,379 1920 1,74 3360 1,78540 0,487
1980 1,76 3420 1,73600 0,595 2040 1,79 3480 1,67660 0,711 2100 1,81
3540 1,59720 0,832 2160 1,82 3600 1,51780 0,958 2220 1,84 3720
1,32840 1,08 2280 1,87 3840 1,13900 1,21 2340 1,89 3960 0,950960
1,34 2400 1,90 4080 0,770
1020 1,42 2460 1,91 4200 0,6101080 1,47 2520 1,93 4320 0,4761140
1,49 2580 1,94 4440 0,3651200 1,50 2640 1,95 4560 0,2781260 1,53
2700 1,96 4680 0,2101320 1,55 2760 1,96 4800 0,1581380 1,58 2820
1,97 4920 0,1201440 1,60 2880 1,97
Tabela 1 - Fatores de ponderao
3.8.4 Mtodo 3: Comparao com a tenso do sistema
Este mtodo oferece uma verificao absoluta da seqn-cia de fases
de um gerador sncrono em comparaocom a do sistema ao qual se
destina a ser ligado. neces-srio que o gerador seja separado do
sistema por meiode um disjuntor e devem ser providenciados meios
paradesligar o gerador do disjuntor. Um indicador da seqn-cia de
fases deve ser ligado ao disjuntor, ao lado do gera-dor, por meio
de transformadores de potencial adequa-dos. Deve-se fechar o
disjuntor com o gerador desligadoe anotar a indicao do indicador de
seqncia de fases.Com o gerador ligado ao disjuntor aberto, deve ser
anota-da a indicao do indicador de seqncia de fases, quan-do o
gerador for operado na velocidade de rotao no-minal e excitado para
tenso normal. Se as duas indica-es de seqncia de fases forem as
mesmas, a se-qncia de fases do gerador igual do sistema.
3.8.5 Mtodo 4: Sentido de rotao para motores
No caso de um motor, a seqncia de fases pode ser ve-rificada,
pondo-o em movimento por meio da sua fontenormal de alimentao e
observando-se o seu sentidode rotao. Se um sentido de rotao
incorreto pudercausar danos, o motor deve ser desligado do
equipa-mento suscetvel a ser danificado. Em, alguns dados
esteequipamento, tal como uma catraca, no pode ser desli-gado.
Neste caso deve ser aplicada tenso suficiente-mente baixa para no
danificar o equipamento ou empre-gado outro procedimento, como o
mtodo 1 ou uma adap-tao do mtodo 2 ou 3.
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NBR 5052/1984 9
3.10 Ensaio de sobrevelocidade
3.10.1 Antes de ser realizado um ensaio de sobrevelocida-de, a
mquina deve ser cuidadosamente inspecionada,para assegurar que
todos os parafusos e partes girantesesto apertados e em boas
condies. O rotor deve estarno melhor equilbrio mecnico possvel,
antes de ser ini-ciado o ensaio. Todas as precaues devem ser
tomadaspara proteger vidas e propriedades em caso de impre-vistos.
A velocidade de rotao deve ser lida com um ta-cmetro ou outro
dispositivo preciso, indicador de velo-cidade de rotao distncia. O
tacmetro deve ser cali-brado com os terminais usados no ensaio e a
leitura veri-ficada na velocidade de rotao normal, antes de ser
ini-ciado o ensaio. A mquina deve ser cuidadosamenteinspecionada
depois do ensaio.
3.10.2 Normalmente o ensaio de sobrevelocidade efe-tuado com a
mquina no excitada. Se, contudo, houverexcitao durante o ensaio,
ela deve ser reduzida, demodo que a tenso no ultrapasse 105% da
tenso nomi-nal.
3.11 Caracterstica em V
3.11.1 As caractersticas em V, so grficos da correnteda armadura
em funo da corrente de excitao, paracargas constantes (isto , com
fator de potncia varivel).So usualmente levantadas para velocidade
de rotaoe tenso nominais. A Figura 7 mostra um conjunto de cur-vas
tpicas; cada caracterstica apresenta um definidoem que a corrente
da armadura mnima, e que corres-ponde ao fator de potncia unitrio
para aquela cargaparticular.
3.11.2 Para levantar a caracterstica em V em vazio, gira-se a
mquina como motor sncrono em vazio, sob tensoe freqncia nominais.
Comea-se com a corrente mnimada armadura. A corrente de excitao
correspondente corrente mnima da armadura numa caracterstica em Vem
vazio deve ser igual correspondente tenso no-minal na caracterstica
em vazio. Aumenta-se a correntede excitao e l-se a corrente da
armadura, a tenso e acorrente de excitao at uma corrente da
armadura 50%
Figura 6 - Fatores de ponderao
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10 NBR 5052/1984
acima da corrente nominal da mquina. Em mquinascom enrolamentos
de excitao projetados para fator depotncia unitrio, isto pode
requerer uma corrente deexcitao excessiva. Usualmente a tenso de
excitaono deve ser superior a 150% da tenso de excitaocom carga
nominal. Reduz-se, ento, a corrente de ex-citao abaixo do valor
correspondente corrente mnimada armadura e tomam-se leituras da
corrente da arma-dura, da tenso e da corrente de excitao, como
ante-riormente, at um valor da corrente de excitao zero,para
mquinas de plos salientes.
do gerador para absorver potncia reativa igual potncia fornecida
em kVA.
3.13 Perdas e rendimentos
3.13.1 Prescries gerais
3.13.1.1 Os ensaios devem ser executados em mquinasem perfeito
estado.
3.13.1.2 Salvo acordo diferente entre fabricante e compra-dor,
todos os dispositivos para regulao automtica, queno fazem parte
integrante da mquina, devem ser postosfora de operao.
3.13.1.3 Todas as tampas devem ser colocadas como paraoperao
normal.
3.13.1.4 Os instrumentos de medio e os seus acessrios,tais como
transformadores para instrumentos, derivadorese pontes utilizados
nos ensaios, devem, salvo especifi-cao diferente, se de classe de
preciso 1,0 ou melhor,de acordo com a Publicao IEC 51, enquanto no
vigorarnorma brasileira equivalente. Os instrumentos utilizadospara
a determinao de resistncia com corrente contnuadevem ser de classe
de preciso 0,5 ou melhor, de acordocom a Publicao IEC 51, enquanto
no houver normabrasileira equivalente.
3.13.1.5 Os instrumentos devem ser escolhidos de modoa
obterem-se leituras na parte til da escala, de forma talque uma
frao de diviso, correspondente pequenaparte da leitura total, possa
ser estimada facilmente.
3.13.1.6 Em mquinas com escovas ajustveis, estas de-vem ser
colocadas na posio correspondente aos valo-res nominais
especificados. Para medio em vazio, asescovas devem ser colocadas
no eixo neutro.
3.13.1.7 A velocidade de rotao pode ser medida pormtodo
estroboscpico, por meio de contador digital oupor meio de tacmetro.
Na medio do escorregamento,a velocidade sncrona deve ser
determinada a partir dafreqncia de alimentao durante o ensaio.
3.13.1.8 O rendimento pode ser obtido por meio de medi-o direta
ou por meio de medio indireta.
3.13.1.8.1 A medio direta do rendimento deve ser feitamedindo-se
diretamente a potncia fornecida pelamquina e a potncia absorvida
pela mesma.
3.13.1.8.2 A medio indireta do rendimento deve ser
feitamedindo-se as perdas da mquina. Estas perdas sosomadas potncia
fornecida pela mquina, dando assima potncia absorvida.
3.13.1.8.3 A medio indireta pode ser executada
pelosprocedimentos seguintes:
a) determinao das perdas em separado;b) determinao das perdas
totais.
Nota: Os mtodos para determinao do rendimento das m-quinas so
baseados em determinadas hipteses, no ,portanto, possvel comparar
as perdas obtidas pelo mtododireto com as obtidas pelo mtodo de
perdas em separado.
Figura 7 - Conjunto de curvas em V tpicas3.11.3 As
caractersticas em V com carga devem ser deter-minadas do mesmo modo
que as caractersticas em vazio,mantendo-se constantes, contudo, alm
da carga espe-cificada, tambm a tenso da armadura e a velocidadede
rotao. Com carga haver, em geral, um valor mnimoda corrente de
excitao abaixo do qual a mquina sairde sincronismo. Deve ser
evitado aquecimento excessivodos enrolamentos.
3.12 Capacidade dos geradores para absorverpotncia reativa
A capacidade de um gerador para absorver potncia rea-tiva pode
ser determinada por um dos seguintes mtodos:
a) o gerador operado como motor sncrono emvazio, com tenso e
freqncia nominais, e com aexcitao reduzida a zero. A capacidade do
gera-dor para absorver potncia reativa aproxima-damente igual
potncia absorvida em kVA;
b) o gerador, com tenso e freqncia nominais, ecom a excitao
reduzida a zero, conectado amquinas sncronas sobreexcitadas,
operandocomo motores em vazio. A capacidade do geradorpara absorver
potncia reativa aproximadamenteigual potncia fornecida em kVA;
c) o gerador ligado a sees de linha de trans-misso de capacidade
suficiente para manteraproximadamente a tenso nominal, quando a
ex-citao do gerador reduzida a zero. A capacidade
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NBR 5052/1984 11
3.13.1.9 As perdas so medidas, em geral, com a mquinasem carga,
fazendo-se duas sries de operao, umacom os terminais da armadura em
circuito aberto e outracom os referidos terminais em
curto-circuito. Durante asoperaes da mesma srie, muitas vezes
convenienteobter dados para o traado da caracterstica em vazio eda
caracterstica em curto-circuito.
3.13.2 Classes de ensaio para a determinao do rendimento
3.13.2.1 Os ensaios podem ser agrupados em uma dastrs seguintes
classes:
a) medio das potncias absorvida e fornecida poruma s mquina:
consiste geralmente na medioda potncia mecnica absorvida ou
fornecida poruma s mquina;
b) medio das potncias absorvida e fornecida porduas mquinas em
oposio (por exemplo, duasmquinas idnticas ou uma mquina em
ensaioacoplada a uma mquina calibrada): permiteeliminar a medio da
potncia mecnica absor-vida ou fornecida pela mquina;
c) medio das perdas reais de uma mquina emcondies determinadas:
estas perdas no cons-tituem geralmente as perdas totais, mas
compreen-dem certas perdas particulares. O mtodo pode,contudo, ser
utilizado para o clculo das perdastotais ou de determinadas perdas
componentes.
3.13.3 Ensaios para medio das perdas e determinao
dorendimento
3.13.3.1 Este item tem por fim estabelecer mtodos paradeterminar
o rendimento da mquina a partir de ensaios,e tambm prescrever
mtodos para se obterem deter-minadas perdas, quando estas forem
necessrias paraoutros fins.
3.13.3.2 So os seguintes:
a) ensaio do freio;
b) ensaio da mquina calibrada;
c) ensaio de oposio mecnica;
d) ensaio de oposio eltrica;
e) ensaio com fator de potncia nulo;
f) ensaio de retardamento;
g) ensaio calorimtrico.
3.13.4 Escolhas dos ensaios
A escolha dos ensaios depende da informao desejada,da preciso
exigida e do tamanho da mquina na con-siderada. Quando h diversos
mtodos disponveis, omtodo preferencial indicado.
3.13.5 Preciso
Quando o rendimento ou as perdas totais so obtidas apartir da
potncia absorvida e da potncia fornecida me-didas, qualquer
impreciso nessas medies da potnciano melhor de 1%, pode haver nas
perdas totais um errode 2% da potncia absorvida total ou um erro de
2% norendimento. Este mtodo apresenta preciso suficienteem mquinas
de rendimento relativamente baixo (inferiora aproximadamente 90%),
para as quais se torna con-veniente. Alta preciso no rendimento,
porm nestas eem outras mquinas, pode ser obtida pelo clculo
dasperdas a partir de medio direta.
3.13.6 Mtodos e ensaios preferenciais
3.13.6.1 O mtodo recomendado para a determinao dorendimento o
clculo pela adio das perdas.
3.13.6.2 O ensaio recomendado para determinao dasperdas
independentes da corrente o ensaio fator depotncia unitrio sob
tenso e freqncia nominais.
3.13.7 Determinao do rendimento pelo ensaio do freio
Quando a mquina for operada com velocidade de rota-o, tenso e
corrente nominais, o rendimento tomadocomo a relao entre a potncia
fornecida e a potnciaabsorvida. No deve ser feita correo de
temperaturapara a resistncia do enrolamento.
3.13.8 Determinao do rendimento pelo ensaio commquina
calibrada
Quando a mquina for operada com velocidade de rota-o, tenso e
corrente nominais, o rendimento tomadocomo a relao entre a potncia
fornecida e a potnciaabsorvida. No deve ser feita correo de
temperaturapara a resistncia do enrolamento.
3.13.9 Determinao do rendimento pelo ensaio de oposiomecnica
Quando mquinas idnticas forem operadas em condi-es
essencialmente iguais, admitem-se perdas comodistribudas igualmente
e o rendimento calculado a partirda potncia eltrica absorvida pela
mquina que funcionacomo motor e de metade das perdas totais.
3.13.10 Determinao do rendimento pelo mtodo deoposio eltrica
Quando mquinas idnticas forem operadas em con-dies nominais
essencialmente iguais, admitem-se asperdas supridas pelo sistema
eltrico como distribudasigualmente e o rendimento calculado a
partir da potnciaeltrica absorvida pela mquina que funciona como
motore de metade das perdas totais.
3.13.11 Determinao do rendimento pelo ensaio de fatorde potncia
nulo
Quando a mquina for operada com velocidade de ro-tao, tenso e
corrente nominais, as perdas totais sero
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12 NBR 5052/1984
equivalentes potncia absorvida durante o ensaio, cor-rigida para
a diferena entre as correntes de excitaorespectivamente no ensaio e
com carga nominal. Ver3.13.13.3.
3.13.12 Determinao do rendimento pela edio das perdas
No clculo do rendimento admite-se que a soma dasperdas obtidas
da seguinte forma equivale s perdas totaisconforme 3.13.12.1 a
3.13.12.4.
3.13.12.1 Perdas no circuito de excitao
3.13.12.1.1 Perdas I Re2 no enrolamento de excitao
So calculadas pela frmula I R,e2 adotando-se para R aresistncia
do enrolamento de excitao, corrigida paraa temperatura de
referncia, e para I
e o valor da corrente
de excitao correspondente aos valores nominais parti-culares da
mquina, medido durante o ensaio em carga,ou calculado quando este
ensaio no possvel. Se ovalor for determinado por clculo, o mtodo de
clculodeve ser fixado mediante acordo entre fabricante e
com-prador.
3.13.12.1.2 Perdas no reostato principal
Estas perdas so calculadas pela frmula I R,e2 onde R a
resistncia da parte do reostato em circuito para osvalores nominais
considerados e I
e o valor da corrente
de excitao para os valores nominais considerados defi-nidos como
em 3.13.12.1.1. So iguais tambm ao produtoIeU da corrente de
excitao, correspondente queles
valores nominais particulares, pela tenso U nos terminaisdo
reostato.
3.13.12.1.3 Perdas eltricas nas escovas
A soma destas perdas deve ser tomada como o produtoda corrente
de excitao, nos valores nominais consi-derados, por uma queda de
tenso fixa. A queda de ten-so admitida para todas as escovas de
cada polaridade de:
1,0 V para escovas de carbono ou de grafite
0,3 V para escovas de carbono metalizadas
ou seja,
uma queda total de tenso para todas as escovas deambas as
polaridades de:
2,0 V para escovas de carbono ou de grafite
0,6 V para escovas de carbono metalizadas
A soma das perdas de 3.13.12.1.1 + 3.13.12.1.2 +3.13.12.1.3
tambm igual ao produto I
eU
e, sendo I
e a
corrente de excitao e Ue a tenso de excitao total.
3.13.12.1.4 Perdas na excitatriz
Nota: O procedimento descrito a seguir aplica-se somente nocaso
em que a excitatriz acionada a partir do eixo principale utilizada
somente para excitar a mquina sncrona.
a) estas perdas incluem a diferena entre a potnciaabsorvida no
eixo da excitatriz e a potncia fornecidapor ela nos seus
terminais(1), e as perdas de excitaode excitatriz, se esta ltima
mquina possuir excitaoindependente;
b) se a excitatriz puder ser desacoplada da mquina principale
ensaiada em separado, a potncia absorvida por elapoder ser medida
pelo ensaio da mquina acionadoracalibrada;
c) se a excitatriz no puder ser desacoplada da mquinaprincipal,
a potncia absorvida por ela poder ser medidaseja pelo ensaio da
mquina acionadora calibrada, sejapelo ensaio de retardamento
aplicado ao grupo completo.Nestes dois ensaios, a potncia absorvida
pela excitatriz obtida como a diferena entre as perdas totais do
grupomedidas sob condies idnticas, primeiro com aexcitatriz em
carga, depois com a excitatriz no excitada,sendo a excitao
fornecida por fonte independente;
d) se nenhum destes mtodos for aplicvel, as perdasindividuais
devem ser determinadas de acordo com aNBR 5165;
e) o mtodo para determinao das perdas no equipamentode
auto-excitao e de regulagem, que recebe a suapotncia absorvida das
linhas de corrente alternadaligadas aos terminais de mquina, deve
ser fixadomediante acordo entre fabricante e comprador.
3.13.12.2 Perdas independentes da corrente
3.13.12.2.1 Ensaio de fator de potncia unitrio sob tensoe
freqncia nominal
A soma das perdas independentes da corrente geral-mente
determinada operando-se a mquina como motorem vazio. A mquina
alimentada com tenso e freqn-cia nominais, de modo a funcionar como
motor em vazio.A excitao ajustada de modo que a mquina absorvao
mnimo de corrente alternada. A potncia eltrica absor-vida menos as
perdas I2R nos enrolamentos primrios e,se cabvel, menos a potncia
absorvida pela excitatriz,d a soma das perdas independentes da
corrente.
3.13.12.2.2 Ensaio em circuito aberto
A soma das perdas independentes da corrente de5.8.5.2.1 +
5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117, as perdasde 5.8.5.2.1 da NBR
5117 e a soma das perdas de5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117 podem
ser determi-nadas, acionando-se a mquina na sua velocidade derotao
nominal por meio de um motor calibrado. A mqui-na excitada por
fonte separada, de modo a trabalharcomo gerador em vazio com tenso
igual sua tenso
(1) A potncia fornecida nos terminais da excitatriz igual soma
das perdas de 3.13.12.1.1 + 3.13.12.1.2 + 3.13.12.1.3 da
mquinaprincipal.
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NBR 5052/1984 13
nominal. A potncia absorvida por ela no seu eixo, e quepode ser
calculada a partir da potncia absorvida pelomotor calibrado, d a
soma das perdas independentesda corrente de 5.8.5.2.1 + 5.8.5.2.2 +
5.8.5.2.3 daNBR 5117. A soma das perdas de 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3da
NBR 5117, obtida de forma idntica, operando-se amquina sem excitao.
As perdas no ferro, de 5.8.5.2.1da NBR 5117, so obtidas por
subtrao. Em face dopequeno nmero de escovas utilizadas em mquinas
sn-cronas, no , geralmente, possvel separar as perdaspor atrito nas
escovas da soma das demais perdas in-dependentes da corrente por
meio de ensaio com es-covas levantadas.
3.13.12.2.3 Ensaio de retardamento
A soma das perdas independentes da corrente de5.8.5.2.1 +
5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117, as perdasde 5.8.5.2.1 da NBR
5117 e a soma das perdas de 5.8.5.2.2+ 5.8.5.2.3 da NBR 5117 podem
ser determinadas peloensaio de retardamento.
3.13.12.2.4 Ensaio com fator de potncia unitrio sob
tensovarivel
As perdas de 5.8.5.2.1 + 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 daNBR 5117 podem
ser separadas, operando-se a mqui-na como motor na freqncia
nominal, mas sob diferentestenses. Os valores obtidos,
subtraindo-se da potnciaabsorvida as perdas I2R no enrolamento
primrio, sopostos em grfico contra o quadrado da tenso. Destaforma,
a baixa saturao, obtm-se uma linha reta que,extrapolada at tenso
nula, dar a soma das perdas de5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117. Em
tenso muito bai-xa, as perdas podem ser elevadas devido a perdas
cres-centes nos enrolamentos secundrios com escor-regamento
crescente. Na construo da linha reta, estaparte do grfico no deve
ser levada em considerao.Pelo procedimento supra-indicado obtm-se a
soma dasperdas de 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 e conseqentemente
de5.8.5.2.1 da NBR 5117. Se for dada partida mquina,operada como
motor, com o enrolamento secundriocurto-circuitado e se as escovas
forem levantadas (o que possvel se ao gerador de alimentao for dada
partidasimultaneamente com o motor), as perdas por atrito
nosmancais e as perdas totais por ventilao so obtidassob tenso nula
por extrapolao.
3.13.12.2.5 Ensaio com densidade diferentes de hidrognio
As perdas totais por ventilao podem ser separadas dasperdas por
atrito por meio de ensaios a densidade dife-rentes do gs
refrigerante, no caso de mquinas resfriadasa hidrognio.
3.13.12.2.6 Ensaio calorimtrico
Em certos casos, as perdas nos mancais podem ser deter-minadas
em separado pelo mtodo calorimtrico. Ensaiosde perdas em mancais de
escora, possivelmente combi-nados com mancais de guia, em mquinas
de eixo verti-cal, devem ser executados somente mediante acordo
en-tre fabricante e comprador.
3.13.12.3 Perdas devidas carga
3.13.12.3.1 As perdas I2R nos enrolamentos da armaduraso
normalmente medidas durante o ensaio de curto-circuito descrito em
3.13.12.4.
3.13.12.3.2 Quando estas perdas devem ser indicadas emseparado,
so calculadas a partir da corrente nominal eda resistncia dos
enrolamentos, corrigidas para a tem-peratura de referncia.
3.13.12.4 Perdas suplementares
3.13.12.4.1 Salvo especificao diferentes, as perdas de5.8.5.4.1
+ 5.8.5.4.2 da NBR 5117 devem ser deter-minadas por meio de um
ensaio de curto-circuito. A mqui-na a ser ensaiada operada na sua
velocidade de rotaonominal, com seu enrolamento primrio
curto-circuitado;e excitada de modo a que neste circule a corrente
nominal.O valor obtido subtraindo-se a soma das perdas mec-nicas de
5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117 da potnciaabsorvida no eixo,
somado, se cabvel, potncia absor-vida pela excitatriz, representa a
soma das perdas devidas carga (5.8.5.3 da NBR 5117) e das perdas
suple-mentares de 5.8.5.4 da NBR 5117. Se a reatncia de dis-perso
for anormalmente elevada, como no caso de m-quina de alta freqncia,
deve tambm ser feita correopara as perdas no ferro. As perdas
devidas carga e asperdas suplementares variam em sentidos
diferentes emfuno da temperatura. Considera-se a sua soma
inde-pendente da temperatura, no se fazendo correo tem-peratura de
referncia.
Nota: Reconhece-se que a soma das perdas de 5.8.5.4.1+ 5.8.5.4.2
da NBR 5117, determinadas desta forma, ge-ralmente um pouco mais
elevada que as perdas realmenteexistentes na carga nominal.
3.13.12.4.2 A potncia absorvida no eixo da mquina du-rante o
ensaio de curto-circuito pode ser medida pelomtodo da mquina
acionadora calibrada de 3.13.13.2,ou pelo mtodo de retardamento de
3.13.4.
3.13.13 Descrio dos mtodos para determinao dorendimento
3.13.13.1 Generalidades
3.13.13.1.1 O mtodo mais conveniente para se determinaro
rendimento consiste em se medirem separadamenteas perdas. O
rendimento em porcentagem :
geradorPara um
: Rendimento = 100 - Perdas x 100
fornecidaPotncia
+ Perdas
motorPara um
: Rendimento = 100 - Perdas x 100Potncia absorvida
3.13.13.1.2 Nos casos em que o motor ou gerador usadopara se
determinar a carga de algum dispositivo acionadoou acionador, os
rendimentos devem ser calculadosusando-se perdas no cobre
calculadas na temperaturareal dos enrolamentos durante o ensaio. Se
as perdasI2R so dadas a 75C ou 115C, elas podem ser corrigidas
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14 NBR 5052/1984
para a temperatura real, multiplicando-se pela relaodada em
3.4.1.3 em medies de resistncia.
3.13.13.1.3 muitas vezes necessrio ensaiar um geradorpara
turbina hidrulica com a turbina sem gua ou desa-coplada de algum
modo. Neste caso, outra mquina deveestar disponvel para dar partida
mquina em ensaio,ligando-se eletricamente quando paradas, com a
correntede excitao, em ambas, aproximadamente igual ao
valorcorrespondente tenso nominal em vazio. Na mquinaque funciona
como gerador, pode ser necessria umacorrente um pouco maior que a
acima referida. Se a m-quina deve girar em diversas velocidades de
rotao, aenergia deve ser fornecida por uma fonte de
freqnciavarivel.
3.13.13.1.4 Deve-se esvaziar a gua de turbina seguindoas
instrues do seu fabricante. As turbinas de impulso,em geral, podem
ser esvaziadas mesmo durante o seuacionamento por motor velocidade
de rotao nominal.As turbinas francis e helicoidais, com algumas
excees,devem ser esvaziadas quando paradas. Nestas, drena-se o tubo
de suco pelas vlvulas de ar da turbina, se orotor se localiza acima
do nvel jusante. Caso contrriodeve-se deprimir a gua neste tubo por
ar comprimido oubombagem. Os caracis tambm devem estar vazios,para
evitar quaisquer vazamentos pelas ps do distri-buidor, e, a menos
que haja vlvula borboleta entradado caracol, deve-se drenar todo o
conduto forado. Agua dos seios de turbina causa perdas
apreciveis;portanto, prefervel fazer o ensaio sem gua neles, parao
que se requer a aprovao do fabricante da turbina. Seos selos no
podem funcionar a seco, haver imprecisonos resultados do
ensaio.
3.13.13.1.5 Quando os ensaios de geradores para turbinahidrulica
forem feitos com a turbina acoplada, as perdastotais por atrito e
ventilao das unidades devem serdivididas entre o gerador e a
turbina, numa proporo deacordo com as melhores estimativas dos
valores es-perados para as duas mquinas. Quando houver
dadosdisponveis de ensaios em turbinas semelhantes, deve-se fazer
uma estimativa baseada neles.
3.13.13.1.6 Em alguns casos, excitatrizes direta ou
indi-retamente acopladas ao eixo da mquina so usadaspara a excitao
durante os ensaios de perdas. A potnciaativa absorvida pela
excitatriz deve, neste caso, ser dedu-zida da potncia ativa
absorvida total, na determinaodas perdas. No recomendado o
acoplamento por cor-reia nos ensaios de determinao de perdas.
3.13.13.2 Ensaio com mquina calibrada
3.13.13.2.1 A mquina, cujas perdas se desejam medir, desligada
da rede, desacoplada, se necessrio, do seumotor de acionamento e
acionada na sua velocidade derotao nominal por um motor calibrado,
isto , por ummotor eltrico cujas perdas foram determinadas
pre-viamente com grande preciso, de modo a tornar possveldeterminar
a potncia mecnica que fornece no seu eixo,conhecendo-se a potncia
eltrica que absorve e a velo-cidade de rotao. A potncia mecnica
transmitida pelomotor calibrado ao eixo da mquina sob ensaio
constituiuma medida das perdas desta ltima mquina para ascondies de
operao sob as quais o ensaio realizado.
Neste mtodo, a mquina ensaiada pode ser operadaem vazio, com ou
sem excitao, com ou sem escovas,ou curto-circuitada, o que permite
separar as categoriasde perdas.
3.13.13.2.2 O motor calibrado poder ser um motor de deri-vao, de
preferncia do tipo de plo de comutao, ummotor de induo, um motor
sncrono ou uma excitatrizdiretamente acoplada. De preferncia, a
potncia nominaldo motor calibrado deve ser tal que ele opere a no
menosde 25% da sua potncia nominal, quando supre as perdaspor
atrito e ventilao da mquina na acionada; e a nomais de 125%, quando
supre as perdas por atrito e venti-lao e as perdas no ferro ou as
perdas por atrito e venti-lao perdas I2R na armadura e perdas
suplementares.Isto permite ao motor calibrado operar na parte
achatadada sua caracterstica de rendimento e muitas vezes podemno
ser necessrias correes devidas variao do ren-dimento. Para extrema
preciso de medio requeridauma caracterstica de perdas em funo da
potnciaabsorvida, no motor calibrado.
3.13.13.2.3 Este mtodo poder introduzir grandes erros,se as
mquinas forem aceleradas ou desaceleradas. Porisso, as leituras
devem ser tomadas somente quando avelocidade de rotao mantida
absolutamente constantee no valor correto.
3.13.13.2.4 As Figuras 8-a) e 8-b) mostram diagramas deligaes
para os ensaios, com um motor de corrente con-tnua para acionamento
separado. O procedimento usualconsiste em se acionar a mquina na
sua velocidade derotao nominal at que os mancais atinjam uma
tem-peratura constante e o atrito se torne constante; estascondies
ocorrem quando a potncia absorvida do motorde acionamento se torna
constante. A diferena entre apotncia absorvida do motor de
acionamento e suasperdas igual s perdas da mquina ensaiada.
3.13.13.2.5 Alternativamente o motor calibrado pode
sersubstitudo por um dinammetro ou por qualquer outromotor que
acione a mquina sob ensaio por meio de me-didor de conjugado. Isto
permite conhecer o conjugadotransmitido mquina sob ensaio e
conseqentementea potncia absorvida por esta ltima mquina. A
potnciaativa absorvida ou fornecida, em quilowatts, ento obtidapela
frmula:
P = Cn9552
Onde:
C = conjugado no dinammetro, em N x metros
n = velocidade de rotao, em rotao por minuto(r.p.m)
3.13.13.2.6 Quando esta alternativa for empregada, a velo-cidade
de rotao deve ser medida com extremo cuidado,por entrar a mesma
diretamente no clculo da potnciaabsorvida.
3.13.13.2.7 Recomenda-se no fazer o acionamento pormeio de
correias.
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3.13.13.3 Ensaio com fator de potncia nulo
3.13.13.3.1 A mquina operada como motor em vazio,sob velocidade
de rotao nominal, com fator de potnciaaproximadamente nulo, sendo a
corrente de excitaoajustada de modo a fazer circular a corrente
nominal naarmadura.
3.13.13.3.2 Deve ser aplicada uma tenso que produzaperdas
magnticas de mesmo valor que na operao emvazio sob tenso nominal.
Em princpio, a potncia reativadeve ser positiva, ou seja,
sobreexcitada, mas se isto forimpossvel devido tenso de excitao
insuficiente, oensaio pode ser efetuado com absoro de
potnciareativa, ou seja, subexcitada.
Nota: A preciso deste mtodo depende da preciso a baixo fa-tor de
potncia dos wattmetros utilizados.
Figura 8-a) - Diagrama de ligaes para os ensaios em vazio
Figura 8-b) - Diagrama de ligaes para os ensaios de
curto-circuito
3.13.13.4.1 Este ensaio particularmente aplicvel a m-quinas
sncronas grandes, com considervel inrcia. empregado principalmente
em ensaios feitos aps a ins-talao. Pode ser utilizado tambm para
mquinas de in-duo e de corrente contnua para as perdas apropriadasa
estas mquinas.
3.13.13.4.2 Mede-se o tempo de retardamento e a veloci-dade de
rotao da mquina, quando esta ltima diminuisob diferentes condies
entre dois valores predetermi-nados, por exemplo de 110% a 90% da
velocidade derotao nominal ou de 105% a 95% da velocidade derotao
nominal. O tempo variar inversamente com asperdas mdias durante o
tempo considerado.
3.13.13.4.3 Este mtodo permite a medio da perda me-cnica (atrito
nos mancais, perdas totais por ventilao eatrito nas escovas) perdas
no ferro com excitaes dife-
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rentes e perdas devidas carga em curto-circuito sob ex-citaes
diferentes.
3.13.13.4.4 Para o ensaio, a mquina funciona como motorem vazio,
alimentado por um gerador, durante tempo su-ficiente para
estabilizao da temperatura dos mancais.Se as perdas nos mancais
forem garantidas a uma tempe-ratura determinada destes ltimos, a
vazo da gua nosistema de refrigerao dos mancais dever ser
ajustadade modo a obter-se a temperatura especificada.
3.13.13.4.5 A mquina em ensaio acelerada at uma ve-locidade de
rotao suficientemente acima da velocidadede rotao a partir da qual
o tempo de retardamento medido. Desliga-se ento a mquina sob ensaio
da m-quina que a alimenta e estabelecem-se as condies deconexo do
enrolamento primrio e de excitao a en-saiar. Isto deve ser feito
com rapidez suficiente para queas condies eltricas permanentes de
ensaio tenhamsido atingidas antes do momento em que a velocidadede
rotao decrescente da mquina, durante este inter-valo, passe pelo
limite superior a partir do qual o tempode retardamento medido.
3.13.13.4.6 Nos ensaios de retardamento em vazio, a cor-rente de
excitao e a tenso do estator so medidosquando a mquina passa pela
velocidade de rotao no-minal. Nos ensaios de retardamento em
curto-circuito, acorrente de excitao e a corrente no estator so
medidasno mesmo instante. O ensaio deve ser executado paradiversas
excitaes, tanto em vazio como em curto-circuito.
3.13.13.4.7 O tempo entre os dois limites deve ser medidocom
preciso de 2%. O intervalo entre os dois limites es-colhidos
depende da preciso da medio. Um geradorde m permanente ou uma
excitatriz pode ser utilizadocomo tacmetro.
3.13.13.4.8 No ensaio de retardamento, as medies de-vem ser
efetuadas na mesma faixa de tenso.
3.13.13.4.9 Para obter-se o valor absoluto das perdas,
queocorrem na mquina durante o correspondente ensaiode retardamento
em vazio no instante da passagem pelavelocidade de rotao nominal,
devem ser feitas mediesoperando-se a mquina como motor em vazio, a
velo-cidade de rotao nominal e fator de potncia unitrio esob tenso
igual a uma das tenses utilizadas em umadas medies de retardamento,
de preferncia a tensonominal. A potncia absorvida, isto , as
perdas, devemser medidas com grande preciso.
3.13.13.4.10 Se a inrcia da mquina no for conhecidacom
suficiente preciso, ela poder ser determinada porum ensaio de
retardamento com perdas conhecidasmedidas por outro mtodo.
3.13.13.4.11 Repete-se a medio diversas vezes e calcula-se o
valor mdio. Em lugar de medir-se diversas vezesna mesma tenso,
podem-se medir diversos pontos emtenses diferentes, numa faixa de
95% a 105% da tensonominal, a fim de obter-se a curva de perdas em
funoda tenso em torno da tenso nominal. Estabelece-se arelao entre
as perdas e o tempo de retardamento.
3.13.13.4.12 As perdas em qualquer condio (por exem-plo: em
vazio, em curto-circuito) podem ser calculadascomo o valor da
potncia absorvida, medida no ensaioacima, multiplicado pela relao
entre o tempo de retar-damento, no ensaio acima, e o tempo de
retardamentono ensaio real.
3.13.13.4.13 O momento de inrcia pode ser calculado deum ensaio
de retardamento pela equao:
J = 45600 Pt
2
Onde:
45600 = 60 . 108
2 3
2pi
Sendo:
J = momento de inrcia, em quilogramas metroquadrado
P = potncia absorvida = perdas, em watts
n = velocidade de rotao nominal, em rotaes porminuto
n (1 + ) = velocidade de rotao superior nominal,em relaes por
minuto, a partir da qual seiniciam as medies
n (1 - ) = velocidade de rotao inferior nominal,em rotaes por
minuto, na qual se termi-nam as medies
t = tempo, em segundos, entre os dois instantes emque as
velocidades de rotao so respectiva-mente n (1 + ) e n (1 - ).
3.13.13.4.14 O ensaio de retardamento feito a partir deuma
velocidade de rotao n (1 + ) at uma velocidadede rotao n (1 -
).
3.13.13.4.15 No ensaio de retardamento, a excitao damquina
ensaiada deve ser de preferncia excitao emseparado. Sero
assegurados resultados mais satisfat-rios, se a excitao em separado
utilizada for varivel, demodo a permitir o ajuste da corrente de
excitao para osvrios valores de excitao requeridos e mantidos
cons-tantes durante o ensaio. Pode ser utilizada, no entanto,uma
excitatriz diretamente acoplada, se o intervalo develocidade de
rotao no retardamento for pequeno (porexemplo, 105% a 95%). Neste
caso, a corrente de excita-o deve ser mantida to constante quanto
possvel e apotncia absorvida pela excitatriz deve ser consideradano
clculo dos resultados. Deve ser feita a correo ade-quada para as
perdas no circuito de excitao levando-se em conta tambm que pode
haver certa diferena entrea corrente de excitao no ensaio de
retardamento e acorrente de excitao no ensaio em vazio, se bem que
a
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NBR 5052/1984 17
tenso seja a mesma. , no entanto, necessria excitaoem separado
para a excitatriz.
3.13.13.4.16 Os ensaios de retardamento no devem serrealizados
com os transformadores ligados, porque asperdas nos transformadores
sero includas.
3.13.13.4.17 A mquina em ensaio deve ser levada meca-nicamente
at a sobrevelocidade desejada por meio deum motor de acionamento ou
uma excitatriz diretamenteacoplada, se de capacidade suficiente, ou
pela prpriaturbina (ver 3.13.13.1) ou eletricamente por meio de
umamquina alimentadora. Em alguns casos pode ser ne-cessrio partir
por meio da turbina e em seguida operar amquina como motor at que o
nvel de gua no tubo desuco esteja abaixo do rotor.
3.13.13.4.18 Na medio das perdas pelo mtodo de retar-damento
pode ser feita uma considervel economia detempo ressincronizando-se
as mquinas alimentadora eem ensaio, sem par-las. Logo que a mquina
em ensaio desconectada, a chave de campo da mquina alimen-tadora
aberta e esta imediatamente levada at 20%ou 25% abaixo da
velocidade de rotao inicial, sendodeixado em vazio. Logo que a
mquina em ensaio atinge10% abaixo da velocidade de rotao nominal, a
correntede excitao ajustada no valor usado para a sincroni-zao das
duas mquinas e a sua chave de campo aberta. Aps alguns segundos
para deixar a corrente deexcitao extinguir-se, as duas mquinas sem
excitaoso interconectadas e ambas as chaves de campo fe-chadas
simultaneamente. Se a velocidade de rotao damquina em ensaio no
caiu abaixo da velocidade derotao da mquina alimentadora, as duas
mquinasarrancaro juntas e podero ser levadas at a sobreve-locidade
para outro ensaio.
3.13.13.4.19 Em algumas montagens de usinas so omi-tidos os
equipamentos de manobra de baixa tenso e anica ligao de baixa tenso
possvel entre mquina atravs de chaves desligadoras na barra de
transfernciade baixa tenso. Em tal arranjo possvel realizar
osensaios de retardamento como indicado acima, levando-se as
mquinas at aproximadamente 15% de sobre-velocidade, abrindo-se
ambas as chaves do campo, e,aps deixar um tempo adequado (5 s a 10
s) para o campose extinguir, abrindo-se chaves desligadoras e
fechando-se o campo da mquina em ensaio com a tenso de ex-citao
ajustada para dar a corrente de excitao reque-rida. Deve ser
admitida uma sobrevelocidade inicial su-ficiente para permitir o
crescimento da corrente de ex-citao at o seu valor estvel antes de
a velocidade derotao da mquina cair a 10% de sobrevelocidade.
Estetempo mais longo quando se medem perdas em vaziodo que quando
se medem perdas em curto-circuito,devido diferena entre as
constantes de tempo em vazioe em curto-circuito; como necessria,
porm, manobraadicional para se estabelecer o curto-circuito da
mquinano caso das perdas em curto-circuito, a
sobrevelocidadeinicial requerida para ambas as condies
aproxima-damente do mesmo valor. O efeito do crescimento docampo
bastante perceptvel na parte inicial da curva deretardamento e as
leituras desta parte no deveriam serusadas na determinao das
perdas.
3.13.13.4.20 Para obteno de valores precisos de velo-cidade de
rotao e, se necessrio, leituras correspon-dentes e simultneas de
outras grandezas, pode ser em-pregado um contador eletrnico de
tempo, que, atuandopor impulsos proporcionais velocidade de rotao
damquina em ensaio, exponha a leitura durante um perodode tempo
determinado tambm por certo nmero de ro-taes. O sinal LER dado
quando a mudana deCONTAR para EXPOR ocorre. O nmero de
impulsoscorrespondentes durao de cada um dos perodos dado por
dispositivos internos do contador ou por unida-des lgicas digitais
associadas ou no a dispositivos inter-nos do contador. O intervalo
de cada um dos perodosEXPOR pode ser considerado como a mdia dos
doisperodos LER imediatamente antecedente e subse-qente a ele. As
leituras de valores eltricos so consi-deradas como ocorrendo no
centro do intervalo EXPOR.A secante aos outros intervalos de tempo
entre leiturassucessivas pode ser considerada como a tangente
cur-va; por meio de interpolao podem ser obtidos valoresmais
precisos. O mtodo acima exposto permite leiturasbastante precisas e
a tangente obtida por interpolaocalculada bastante mais precisa que
a obtida por in-terpolao grfica. A anlise dos resultados, sendo
in-dependente de grficos, pode ser feita no campo comuma rgua de
clculo, evitando-se retorno aos ensaios,devido a resultados
esprios, erros grosseiros, etc. Oimpulso de controle pode ser
formado em um pick-upatuado por um m permanente, por uma clula
fotoeltricaatuada por um disco perfurado preso a uma parte
rotativada mquina, ou mtodo equivalente.
3.13.13.4.21 O mtodo abaixo de tomar leituras da velo-cidade de
rotao dar curvas tempo-velocidade derotao muito coerentes e
precisas. Se a mquina emensaio tiver uma excitatriz diretamente
acoplada, deve-se de preferncia excitar esta por meio de uma
bateria detenso constante. Se no houver excitatriz
diretamenteacoplada, um pequeno gerador de corrente contnua,
ex-citado em separado por uma bateria de tenso constante,deve ser
montado no eixo do gerador. Devem ser feitasligaes adequadas, de
modo que a tenso de armadurada excitatriz ou do gerador de corrente
contnua estejaem oposio tenso de outra bateria. A escolha de
ba-terias para este fim depender da tenso da excitatriz oudo
gerador de corrente contnua. Ver Figura 9 para umdiagrama tpico de
ligaes.
3.13.13.4.22 Devem ser escolhidos dois voltmetros debaixa tenso,
um para ler a tenso da bateria aproxima-damente no fim da escala e
outro, com uma escala cercade cinco vezes menor que a anterior,
para ler a diferenaentre a tenso da bateria e a tenso da
excitatriz. A tensoda bateria deve ser tal que a diferena de tenso
entre aexcitatriz seja aproximadamente zero a uma velocidadede
rotao 10% abaixo da velocidade de rotao nominalda mquina em ensaio.
A tenso do voltmetro diferencialser lida, portanto, no fim da
escala a 10% de sobreve-locidade. A velocidade de rotao
proporcional ao valorque se obtm somando a tenso da bateria com a
di-ferena de tenses. Se, por meio da freqncia do sis-tema, de um
tacmetro de preciso, for determinada umavelocidade de rotao
correspondente a um valor da di-ferena de tenso compreendido na sua
faixa de variao,as velocidades de rotao desconhecidas, durante
os
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18 NBR 5052/1984
ensaios de retardamento, podem ser obtidas por propor-o direta
como segue:
Seja:UB = tenso da bateria
UD = diferena de tenso
nC = velocidade de rotao conhecida
UDC = diferena de tenso na velocidade de rotaoconhecida nC
n = velocidade de rotao a ser determinada
Figura 9 - Medio de velocidade de rotao por meio de tenses
contnuas
Ento:
n = n U + UU + U
U . nU + U
cD B
Dc BD
c
DC B= Diferena
de velocidade de rotao em relao velo-cidade de rotao base.
=U nU + U
+ n . U
U + U
n . UU + U
=Dc
Dc B
c B
Dc B
c B
Dc B
V e l o c i -
dade de rotao na qual UD = 0
3.13.13.4.23 A preciso deste mtodo repousa no fato deque a
quantidade de n1 - n2 medida com a mesma ordemde preciso que n e t.
Como as perdas so proporcionais
a n - n
t,
1 2 o valor de (n1 - n2) deve ter a mesma preciso
de n e t. Esta preciso obtida pelo uso de um
voltmetrodiferencial que na realidade mede o valor (n1 - n2).
Ver3.13.13.4.26 e 3.13.13.4.30 para explicao dos smbolosacima. Como
todas as leituras so do mesmo grau depreciso, a velocidade de rotao
pode ser lida aintervalos de tempo constantes com a mesma
preciso
que as leituras de tempo. Tomando-se as leituras a inter-valos
de tempo constantes, os resultados so mais facil-mente marcados e
verificados.
3.13.13.4.24 Algumas precaues devem ser tomadas paraassegurar a
obteno de valores precisos da velocidadede rotao. A tenso da
bateria (UB) deve ser da ordemde 10% ou menos da tenso nominal de
excitatriz, paraque o campo da excitatriz possa ser alimentado por
baixacorrente, que no produza aumento de temperatura su-ficiente
para alterar substancialmente o valor da resis-
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NBR 5052/1984 19
tncia do campo. A tenso da bateria (UB) e a diferenade tenso
conhecida (UDC) devem ser verificadas de horaem hora, para
assegurar que os valores no foram alte-rados pela descarga da
bateria ou pela variao da tem-peratura ambiente. Uma verificao til,
aps o ensaioem vazio para determinao das perdas no ferro,
consisteem traar UD em funo da tenso do gerador de
correntealternada, desde que a excitao do gerador tenha sidomantida
constante durante o ensaio; o traado ser umareta cortando a
ordenada de tenso zero em -UB, sempreque a velocidade de rotao da
mquina usada como ta-cmetro for proporcional velocidade de rotao
damquina em ensaio. Esta verificao deve ser feita sempreque se usar
como tacmetro uma excitatriz ou um geradorde corrente contnua
acionado por correia, para compro-var que sua velocidade de rotao
proporcional damquina em ensaio. Em caso contrrio, o
prolongamentoda reta no interceptar a ordenada de tenso zero em-UB.
Pela mesma razo o voltmetro diferencial deve sercuidadosamente
aferido com o voltmetro da bateria.
3.13.13.4.25 Para vrios intervalos (quando se usa o con-tador
eletrnico de tempo) ou para vrias velocidades derotao (quando usado
o tacmetro), acima e abaixoda velocidade de rotao nominal, devem
ser registradasa corrente de excitao e a tenso ou a corrente de
arma-dura. Devem ser realizadas operaes sem corrente deexcitao e
operaes com quatro a sete valores dife-
rentes da corrente de excitao nas condies em vazioe em
curto-circuito.
3.13.13.4.26 Com os dados de ensaio pode ser traadauma srie de
curvas velocidades de rotao-tempo. A Fi-gura 10 mostra curvas de
retardamento levantadas paraum gerador. Para cada curva, as perdas
em qualquer ve-locidade de rotao podem ser calculadas pela
seguintefrmula:
P = 0,2796 . 10 GD n dndt
-6 2
Onde:
P = perdas, em quilowatts
G = peso das partes girantes, em Newton
D = dimetro de girao das partes girantes, emmetros
n = velocidade de rotao em rotaes por minuto,na qual as perdas
devem ser determinadas
dndt
= inclinao da curva velocidade de rotao-tempo na velocidade de
rotao n, em rotaespor minuto por segundo
Figura 10 - Curvas de retardamento
1 - Mquina em vazio no excitada
2 - Mquina em vazio excitada tenso nominal
3 - Mquina em curto-circuito com 85% da corrente nominal
4 - Mquina em curto-circuito com corrente nominal
5 - Mquina em curto-circuito com 110% da corrente nominal
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20 NBR 5052/1984
3.13.13.4.27 Um mtodo preciso para levantamentodas curvas de
velocidade de rotao-tempo, a partir dacontagem de rotaes, traar um
grfico do nmerode rotaes em funo do tempo, para pequenosintervalos
de tempo iguais, unindo-se com linhas retasos pontos obtidos das
leituras feitas. O nmero de rotaesque ocorre em cada intervalo de
tempo, dividido pelointervalo de tempo, a velocidade de rotao mdia.
Ointervalo de tempo deve ser suficientemente longo parapermitir uma
precisa contagem de rotaes e sufi-cientemente curto para que se
possa admitir que avelocidade de rotao mdia ocorre quase
exatamen-te no meio do intervalo. As velocidades de rotao emfuno do
tempo devem ser marcadas no meio dointervalo de tempo considerado,
unindo-se depois ospontos obidos por uma curva, para eliminar
irregu-laridades devidas a erros nos pontos individuais. O valorde
declividade da curva, no meio do intervalo de tem-po, determinado
dividindo-se a diferena entre asvelocidades de rotao no incio e no
fim do interva-lo pelo intervalo de tempo. Os valores da
declivida-
de dndt devem ser marcadas e os pontos obtidos unidos
por uma curva. Todas as curvas velocidade de rotao-tempo devem
ser traadas em uma mesma folha de papele todas as curvas velocidade
de rotao
dndt em uma
folha.
3.13.13.4.28 Os resultados de ensaios obtidos com tac-metro so
analisados de maneira similar, mas neste casoas curvas velocidade
de rotao-tempo so traadas dire-tamente a partir das leituras. As
declividades so deter-minadas como descrito em 3.13.13.4.27, para
intervalosde tempo iguais, ou traando-se tangentes s curvas
velo-cidade de rotao-tempo.
3.13.13.4.29 As perdas em quilowatts so determinadaspela frmula
de 3.13.13.4.26 e marcadas em funo develocidade de rotao,
desenhando-se uma curva suaveatravs dos pontos. As perdas na
velocidade de rotaonominal so, ento, lidas diretamente nesta
curva.
3.13.13.4.30 Um mtodo prtico para se obterem as perdasna
velocidade de rotao nominal, a partir da curva velo-cidade de
rotao-tempo, escolher velocidade de rota-o n1 e n2, A rpm acima e
abaixo, respectivamente, davelocidade de rotao nominal n
n. Os valores t1 e t2 obtidos
da curva so os tempos correspondentes em segundos.As perdas
so:
P = 0,5591 . 10 GD . n . At - t
-62
n
2 1
3.13.13.4.31 No caso de as curvas de retardamento
seremlevantadas para velocidades de rotao decrescentes apartir de
velocidade de rotao abaixo da nominal, isto ,quando a mquina levada
at a velocidade de rotaoinicial de ensaio pela corrente alternada
de freqncianominal, as perdas devem ser calculadas nas
vriasvelocidades de rotao abaixo da nominal e to prximasdela quanto
possvel, para cada condio de excitao.As curvas de perdas em funo da
velocidade de rotaopodem ser traadas e extrapoladas at a velocidade
de
rotao nominal para se obter o valor aproximado dasperdas na
velocidade de rotao nominal.
3.13.13.4.32 O ensaio do motor calibrado pode ser utilizadona
obteno do valor absoluto das perdas em lugar domtodo em vazio.
3.13.13.5 Ensaio em oposio
3.13.13.5.1 Este mtodo aplicvel quando houver dispo-nveis duas
mquinas idnticas. Elas so acopladas me-cnica e eletricamente de
forma a funcionarem respec-tivamente como motor e gerador, com
velocidade de rota-o nominal. O acoplamento mecnico deve ser
efetuadode modo a manter a relao correta entre ngulos de fa-se. O
valor da potncia transmitida depende da diferenaentre ngulos de
fase das mquinas. A temperatura real,na qual so efetuadas as
medies, deve ser a mais prxi-ma possvel da temperatura de operao e
no deve serfeita correo ulterior. As perdas de mquinas acopladasso
fornecidas por uma rede qual so ligadas, ou porum motor de
acionamento calibrado, ou por um variadorde tenso ou ento por uma
combinao destes meios.
3.13.13.5.2 O valor mdio das correntes de armadura ajustado para
o seu valor nominal; o valor mdio das ten-ses das duas armaduras
superior ou inferior tensonominal de um valor igual queda de tenso,
depen-dendo de as mquinas se destinarem ao emprego,
res-pectivamente como gerador ou como motor.
3.13.13.6 Determinao do rendimento pelo mtodocalomtrico
3.13.13.6.1 Generalidades
A mquina funciona nas condies para as quais deveser determinado
o rendimento. As perdas totais so obti-das, calculando-se o calor
absorvido pelo meio refrige-rante e adicionando-lhe as perdas no
determinadas ca-lorimetricamente. O clculo calorimtrico pode ser
reali-zado das duas seguintes maneiras:
a) medem-se a vazo do meio refrigerante bem comoa elevao de
temperatura, calculando-se atravsdestas as perdas absorvidas;
b) a elevao de temperatura do meio refrigerantena mquina sob
carga comparada com a eleva-o de temperatura resultante da absoro
de umapotncia qualquer eletricamente mensurvel, sobvazo constante
(mtodo calorimtrico compa-rativo).
Nota: O mtodo calorimtrico permite a determinao direta
dorendimento, mesmo quando este for muito elevado, bemcomo das
perdas individuais. Requer certa percia na tcni-ca de medio, sendo
em alguns casos o nico mtodoaplicvel. No caso de mquinas resfriadas
a ar ou outrogs, devem-se empregar dutos especiais para execuodo
ensaio; o mtodo de aplicao menos difcil para ocaso de mquinas
resfriadas a gua. Em cada ponto demedio deve ser aguardado o regime
contnuo. Na de-
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terminao das perdas totais devem ser computadas asseguintes
perdas, desde que no tenham sido determi-nadas pelo mtodo
calorimtrico:
a) perdas nas excitatrizes e seus reostatos, quandoaqueles forem
acionadas pelo eixo da mquina;
b) perdas nos anis coletores;
c) perdas nos mancais e retentores;
d) perdas por irradiao e conveco.
No caso de sistema de resfriamento em circuito fechado,mede-se
geralmente o calor absorvido pelo refrigerantelquido.
3.13.13.6.2 Procedimento
a) mquinas resfriadas a ar:Para determinao da vazo e da elevao
detemperatura do ar refrigerante, subdividem-se osdutos de entrada
e sada adequadamente, porexemplo, por meio de arames ou fios, em
nmerosuficiente de sees parciais z, de acordo com aseguinte
frmula:
z = (50 ... 100) A
Onde A a seo transversal total do duto de arem metros quadrados.
Devem ser feitas mediesde velocidade e de elevao de temperatura
emcada uma das sees transversais parciais, e deveser calculada a
mdia de cada uma destas gran-dezas, a qual ser considerada mdia
parcial. De-ve ser calculada a mdia global das mdias par-ciais
respectivamente, de velocidade e de eleva-o de temperatura. Se
nenhuma mdia parcialtiver afastamento maior de 10% em relao m-dia
global de cada uma dessas grandezas, os res-pectivos valores dessas
mdias globais sero con-siderados os valores de velocidade e de
elevaode temperatura. Se a disperso dos valores excedeo
especificado acima, a potncia absorvida pelacorrente de ar deve ser
calculada de acordo comas frmulas seguintes para cada seo parcial
naentrada e na sada de ar, computando-se a potn-cia acima do nvel
de referncia arbitrrio (porexemplo, temperatura ambiente e
velocidade doar nulas). Estas potncias so somadas tanto paraas sees
parciais de entrada, como para as se-es parciais de sada, e os dois
valores subtradosum do outro para determinao da potncia
totalabsorvida pela corrente de ar. Para uma medioto precisa quanto
possvel os dutos devem serdispostos de forma a permitir escoamento
de arbem homogneo. A velocidade do ar medida emcada seo parcial por
meio de anemmetro (rodacom hlices: aferir, se possvel, antes e
depois damedio) e cronmetro, ou por meio de tubo dePitot tipo
Prandtl. A velocidade resulta da diferenadas presses Pd nos dois
tubos:
V = 0,204 Pd
Onde:
V = velocidade do ar, em metros por se-gundo
Pd= presso dinmica, em Pa
= 3,48 x 10-3 . PT a massa especfica do
ar, em quilogramas por metro cbico
T = temperatura absoluta do ar, emKelvins
P = presso esttica, em Pa
O valor mdio das presses dinmicas medidasP , P , ... Pd1 d 2 d n
determinado pela frmula:
P P + P + ... Pn
dmedd1 d2 dn
=
A vazo do ar refrigerante em metros cbicos porsegundo ento:
Q = Vmed A
Onde:
A = soma de todas as sees parciais (igual seo transversal total
do duto), emmetros quadrados
Vmed = mdia das velocidades do ar me-
didas nas sees parciais
Nota: Se, nos casos de circulao fechada, a vazo doar que sai nos
refrigeradores deve ser medidaprxima dos mesmos, ento necessrio
tomarcuidado para que a medio no seja falseadadevido a contraes
locais entre os radiadores epontos de medio, ou devido ao
represamentoentre o fim do duto de medio e a parede do dutode
circulao.
Se as condies mencionadas de homogeneidadeda correnteza
estiverem cumpridas, mede-se aelevao de temperatura mdia do ar
refrigerante, de preferncia por meio de pares termoeltricos,os
quais so distribudos pelas sees parciais dosdutos de entrada e sada
e ligados em srie. Seestiverem dispostos pares termoeltricos
emnmero igual nos dutos de entrada e sada e o flu-xo de ar for
homogneo, a preciso da medidapode ser aumentada, pela ligao em
oposiodos dois grupos de pares termoeltricos. As perdasabsorvidas
pelo ar so, ento:
Pv = Q cp
onde se substituem de preferncia grandezas dosistema
internacional (SI).
Pv
= perdas, em quilowatts
cp = 1,00 o calor de massa do ar sob pres-so constante em
quilojoules por quilo-grama por grau Celsius
= conforme frmula acima
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Se a velocidade do ar na sada for diferente daquelana entrada,
deve ser adicionada, s perdas P
v
obtidas da vazo do ar e da elevao de tempera-tura, a potncia
P
c, gasta na acelerao do ar v
o
at v. Esta :
P = Q . 2000
. (v - v ), em quilowattsc 2 o
No mtodo calorimtrico comparativo monta-se noduto de ar, depois
da seo de sada da mquina,uma resistncia eltrica uniformemente
distribudasobre a seo transversal do duto. Mede-se a dife-rena de
temperatura antes e depois desta resis-tncia. Se, para uma potncia
P
v na resistncia
eltrica, o ar se aquece de C, ento o calorretirado pelo ar de
resfriamento na mquina sobcarga :
P . Pv v=
Onde:
= elevao de temperatura do ar deresfriamento na mquina sob
carga
Uma variante do mtodo calorimtrico comparativoconsiste em se
medirem as diferenas de tempe-ratura para duas condies de
funcionamento damquina nas quais as perdas podem ser determi-nadas
por meio de aparelhos eltricos de medio.A mquina acionada, por
exemplo, como motorem vazio e de preferncia em tenses a mais
baixapossvel e a mais alta possvel. Medem-se, no pri-meiro caso, as
perdas PV1 e a diferena de tempe-ratura 1 e, no segundo caso, PV2 e
2. As perdastotais da mquina sob carga, correspondentes auma elevao
de temperatura medida do arrefrigerante, so:
P = -
. (P - P )v2 1
v2 v1
Nesta variante do mtodo calorimtrico compa-rativo no necessrio
levar em conta o calor reti-rado por outro meio a no ser pelo ar
refrigerantemensurvel. Nos casos em que deve ser levadoem conta o
calor retirado por outros meios que o arrefrigerante, determina-se
a potncia cedida porirradiao e conveco, por exemplo, pela seguin-te
frmula aproximada:
Ps = 10 ... 20
sA
s
em watts, onde:
= elevao de temperatura da superfcieradiante sobre a temperatura
do ar am-biente, em graus Celsius
As
= rea radiante da mquina, em me-tros quadrados
b) procedimento para mquinas resfriadas a lquido:
Para medio da vazo empregam-se contadoresde vazo de lquidos,
bocais ou tubos Venturi, mon-tados no encanamento ou pesa-se o
lquido refri-gerante escoado num intervalo de tempo deter-minado,
recolhido num recipiente. As temperaturasdo lquido refrigerante
devem ser medidas compreciso de no mnimo 0,1C, visto ser
geralmentemuito pequena a diferena entre as temperaturasde entrada
e de sada. Em certas circunstncias necessrio, para maior preciso de
medida, au-mentar a elevao de temperatura do lquido re-frigerante
em cerca de 10C pela reduo da va-zo do mesmo. As perdas absorvidas
pelo lquidorefrigerante so calculadas pela frmula:
Pv = c Q
m
Onde se substituem vantajosamente as grandezasdo sistema
internacional:
Pv
= perdas, em quilowatts
c = 4,1842 o calor de massa da gua a15C; em quilojoules por
quilogramapor grau Celsius
Qm
= ao fluxo da gua refrigerante, em qui-logramas por segundo
= diferena de temperatura entre en-trada e sada, em graus
Celsius
3.14 Ensaio de elevao de temperatura
3.14.1 Mtodo termomtrico de medio da temperatura
3.14.1.1 Procedimento
3.14.1.1.1 Na medio da temperatura por meio de ter-mmetros de
resistncia ou pares termoeltricos, estesinstrumentos devem ser
aplicados parte mais quenteda mquina acessvel aos termmetros de
mercrio oude lcool.
3.14.1.1.2 Nos termmetros de mercrio ou de lcool deveser
examinada a continuidade da coluna. Os termmetrosde mercrio ou
lcool devem ser colocados nas mqui-nas, de modo que o bulbo fique
abaixo de qualquer outraparte do termmetro. Cada bulbo de termmetro
ou ele-mento sensvel do dispositivo de medio deve estar emcontato
com a parte da qual se deseja medir a temperaturae isolado do ar
circundante por uma almofada ou apenaspela massa suficiente para
assegurar o contato. Nodever haver uma restrio aprecivel da
ventilao na-tural da mquina pelos instrumentos de medio. No sedeve
usar termmetros de mercrio onde haja camposmagnticos variveis ou
mveis.
3.14.1.1.3 O ncleo e bobinas de armadura de algumasmquinas
fechadas podem no ser facilmente acessveis.Se, para obteno das
temperaturas, for usado o mtodotermomtrico, os termmetros
utilizados podem ser colo-
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cados sobre estas partes e os terminais levados para fo-ra do
invlucro.
3.14.2 Mtodo de medio da temperatura por resistncia
3.14.2.1 Procedimento
a) a elevao de temperatura dos enrolamentos podeser obtida pela
seguinte proporo:
t + kt + k
= RR
2
1
2
1
Onde:
k = inverso do coeficiente de temperaturada resistncia 0C do
material consi-derado
= 235 para o cobre
= 228 para o alumnio
R2 = resistncia do enrolamento no fim doensaio, em ohms
R1 = resistncia inicial do enrolamento (afrio), em ohms
t2 = temperatura do enrolamento no fim doensaio, em graus
Celsius
t1 = temperatura do enrolamento (a frio) n