Proteção do motor e seus tipos de falhas elétricas

26 Junie 2024 Luciano Bertene

No mundo dinâmico dos sistemas elétricos, onde a energia impulsiona o progresso e a inovação, é fundamental garantir o bom funcionamento e a longa vida útil do motor. Os motores, o coração da indústria e da infraestrutura, são vulneráveis a diversas falhas elétricas que podem perturbar as operações, comprometer a segurança e resultar em perdas económicas significativas. A ciência da proteção de motores está provando ser um escudo importante contra esses perigos potenciais, agindo como uma sentinela que protege os motores e a estabilidade de redes elétricas inteiras. Nesta pesquisa, analisamos a proteção de motores e deciframos os diferentes tipos de falhas elétricas às quais os motores podem estar sujeitos. Ao compreender os meandros destas falhas e as medidas de protecção em vigor, obtemos uma visão abrangente das medidas tomadas para preservar a fiabilidade, eficiência e resiliência dos motores que alimentam o nosso mundo moderno.

Tipos de falhas que devem ser protegidas nos motores

Existe uma ampla gama de motores para diferentes finalidades. Os problemas fundamentais Influência na escolha da proteção do motor são independentes do tipo de motor e da carga à qual está conectado. O motor discutido aqui é um motor CA, incluindo motores síncronos e de indução Proteção do motor E seus tipos de falhas elétricas.

Tipos de falhas elétricas em motores são semelhantes aos dos geradores. Os motores estão, portanto, geralmente protegidos das seguintes responsabilidades:

Erro do estator
Erro do rotor
Sobrecarregado
Tensões de alimentação desequilibradas, incluindo monofásicas
sob tensão
Partida reversa ou inativa
Perda de sincronismo (somente para motores síncronos)

Proteção do estator do motor

Os circuitos do estator podem ser aterrados ou interfásicos. Proteção A proteção contra esses erros é obtida com a ajuda de disparadores de sobrecorrente térmicos ou à prova de chamas com característica tempo-corrente invertida, que normalmente disparam imediatamente no caso de uma corrente alta. Os relés de sobrecorrente rápidos alimentados por transformadores de corrente são destinados a motores com classificações de potência maiores (normalmente mais de 50 cavalos).

Fase – dois elementos de relé instantâneo de alto nível fornecem proteção contra falhas; a configuração é escolhida de modo que fique significativamente acima da corrente máxima de partida.

Proteção contra falha à terra Para um motor operando em um sistema neutro aterrado, um relé instantâneo utilizável é fornecido dentro de aproximadamente 30% da corrente de plena carga do motor no circuito residual de três TCs. A operação do relé devido à saturação do TC durante a alta corrente de partida inicial deve ser evitada.

Isso geralmente é conseguido aumentando o ajuste de tensão do relé, inserindo um resistor estabilizador em série com o relé. Detalhes desse esquema aplicado a um motor de indução são mostrados na figura abaixo. Se um motor for operado com um sistema de neutro não aterrado, os relés E/F mostrados na figura serão inúteis e um dispositivo de mudança de neutro deverá ser usado.

Para motores muito grandes e importantes, às vezes é fornecida proteção diferencial em sistemas neutros não aterrados.

Proteção do rotor do motor

Qualquer desequilíbrio na tensão de alimentação ou no padrão de carga fará com que correntes de sequência negativa fluam no estator, incluindo correntes de alta frequência no rotor. Essas correntes no rotor são (2-S) vezes a frequência nominal de alimentação. O aquecimento do rotor devido à componente de sequência positiva da corrente do estator é proporcional ao valor da resistência DC. Em contraste, o efeito de aquecimento dos componentes de sequência negativa nos enrolamentos do rotor é proporcional ao valor da resistência CA (2-S)f (aproximadamente 100 Hz).

O efeito de aquecimento da corrente de sequência negativa é maior que o da corrente de sequência positiva. Portanto, a proteção do motor deve levar isso em consideração para decidir corretamente qual carga o motor pode suportar em um determinado nível de desequilíbrio de tensão sem superaquecimento. Os tipos de proteção fornecidos para tensões desequilibradas são explicados abaixo. Em uma máquina de rotor enrolado, algum grau de proteção contra falhas no enrolamento do rotor pode ser alcançado por um relé de sobrecorrente instantâneo que mede a corrente do estator.

Proteção contra sobrecarga do motor

A grande variedade de aplicações e designs de motores torna muito difícil cobrir todos os tipos e desempenhos de motores com uma curva característica específica. A proteção contra sobrecarga foi projetada para estar o mais próximo possível da curva de aquecimento da maioria dos motores. A curva característica de proteção deve estar logo abaixo da curva de aquecimento do motor protegido. A proteção deve preferencialmente ter características ajustáveis para que possa ser adaptada a diferentes projetos de motores e outras aplicações. A proteção não deve permitir a partida do motor após o disparo enquanto a temperatura do enrolamento ainda estiver elevada, pois isso pode ter consequências perigosas. Para ser uma proteção eficaz, a proteção ideal não deve permitir que o motor seja reiniciado após um disparo.

Ao mesmo tempo, a temperatura do enrolamento ainda é elevada, pois pode ter consequências perigosas. Para fornecer proteção eficaz, a proteção ideal deve corresponder às características de aquecimento do rotor e à sua função de resfriamento. Também é necessário garantir que o relé não seja operado com correntes de partida elevadas, até seis vezes a corrente de plena carga, o que pode levar alguns segundos, meio minuto ou até mais em casos excepcionais. A constante de tempo térmico da maioria dos tipos de motores é de 15 a 20 minutos; portanto, o relé deve ter estes para proteção contra sobrecarga.

No caso de falha do motor, flui uma corrente equivalente à corrente de partida para proteção contra sobrecarga. Se a corrente durar mais do que o tempo de inicialização, ocorrerão danos graves. Quanto melhor a curva característica do relé de sobrecarga corresponder à curva da corrente de partida, melhor será a proteção do motor contra tais danos.

Os relés de sobrecorrente de indução com as características mostradas na figura abaixo são mais adequados para tais fins. Uma configuração típica necessária para proteção contra sobrecarga é 120% da corrente de carga total. Pela figura pode-se observar que a localização da corrente é 120% da carga total, mas uma corrente de partida de 6 vezes a corrente de carga total por 30 segundos não causará disparo. A configuração do multiplicador de tempo pode ser usada para ajustar o tempo de operação em altos níveis de sobrecorrente para corresponder às características de partida do motor sem alterar a localização da corrente.

Para proteção contra sobrecarga, um elemento de relé conectado em fase é suficiente, mas para proteção monofásica, dois são suficientes.

Desequilibrado entrega Tensões, incluindo tensão monofásica

Tensões de alimentação desequilibradas, incluindo monofásicas, representam desafios significativos em sistemas elétricos e podem levar a vários problemas. Quando as tensões de alimentação fornecidas a um sistema elétrico não estão equilibradas uniformemente, as tensões entre as diferentes fases serão desiguais. Esta situação pode ocorrer devido a vários fatores como: B. conexões defeituosas, linhas de energia caídas ou problemas com o transformador de distribuição.

Um problema comum associado a tensões de alimentação desequilibradas é monofásico. Monofásico refere-se à condição em que uma das fases de um sistema trifásico é perdida ou separada. Isto leva a um desequilíbrio na carga elétrica nas duas fases restantes, o que pode ter consequências graves.

Em motores elétricos, por exemplo, tensões de alimentação desequilibradas podem levar a um aumento na corrente que flui através dos enrolamentos do motor. A distribuição instável de energia pode causar superaquecimento e, como resultado, danos ao motor.
Tensões de alimentação desequilibradas também podem afetar outros dispositivos elétricos, como transformadores, geradores e dispositivos eletrônicos. As tensões desiguais podem levar ao aumento da tensão nos componentes, levando ao envelhecimento prematuro, ao aumento das perdas e à redução da vida útil.

Abaixo do volumeTVelho

Subtensão refere-se a uma situação em que a tensão fornecida a um sistema ou dispositivo elétrico cai abaixo dos níveis esperados. A razão para isso pode ser vários fatores, como: B. flutuações na rede elétrica, mau funcionamento do equipamento ou alta demanda de energia que excede a capacidade da fonte de energia. A subtensão pode ter efeitos significativos na operação de dispositivos e sistemas elétricos.

A subtensão pode causar desempenho reduzido e desempenho reduzido de dispositivos elétricos. Muitos dispositivos e máquinas elétricas requerem uma certa faixa de tensão para funcionar de maneira ideal. Se a tensão cair abaixo desta faixa, os dispositivos poderão não funcionar conforme esperado. Por exemplo, os motores podem sofrer uma queda no torque e na velocidade, resultando em desempenho reduzido e afetando potencialmente os processos industriais ou a funcionalidade do equipamento.

A subtensão também pode causar superaquecimento em dispositivos elétricos. Os dispositivos podem consumir correntes mais altas com tensão mais baixa do que o normal para compensar a redução de energia. O aumento do fluxo de corrente pode levar ao aumento da temperatura dentro do dispositivo, resultando em superaquecimento e possíveis danos. Com o tempo, a exposição repetida à tensão pode levar ao desgaste acelerado, à redução da vida útil e ao aumento dos custos de manutenção e substituição.

Vice-versa ou Fase aberta iniciando.

Partida com fase reversa ou aberta refere-se à situação em que um motor trifásico é acionado com uma ou mais fases em ordem inversa ou completamente separadas, resultando no funcionamento incorreto do motor. Esta condição pode ocorrer devido a erros de fiação, conexões defeituosas ou componentes danificados. A partida reversa ou de fase aberta pode danificar o motor e os dispositivos conectados.

Quando um motor é iniciado com fases invertidas ou abertas, o sentido normal de rotação do motor pode ser invertido. Isto pode causar tensão mecânica no motor e no equipamento acionado e potencialmente causar danos às engrenagens, correias ou outros componentes da transmissão. Além disso, o sentido de rotação inverso pode levar à perda de eficiência e à redução do desempenho do motor, o que por sua vez leva ao aumento do consumo de energia e à redução da produtividade.

Perda de sinCcronologia

A perda de sincronização refere-se a uma condição que ocorre especificamente em motores síncronos quando a velocidade do rotor não é mais síncrona ou não pode mais ser mantida síncrona com o campo magnético rotativo gerado pelo estator. Os motores síncronos são projetados para operar a uma velocidade síncrona específica, que é determinada pela frequência da fonte de alimentação e pelo número de pólos do motor.

A perda de sincronização faz com que o rotor fique fora de sincronia com o campo magnético rotativo, resultando em operação errática e redução do desempenho do motor. Uma causa comum de perda de sincronização é uma mudança repentina na carga. Se o motor sofrer um aumento repentino na carga ou uma redução abrupta na demanda de torque, ele poderá não conseguir manter a velocidade necessária e poderá ficar fora de sincronia. Isto pode resultar em estresse mecânico, aumento de vibração e possíveis danos ao motor ou ao equipamento acionado.