Download - Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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18 Seminrio Brasileiro deManuteno Preditiva eInspeo de
Equipamentos
Excelncia Empresarial
So Paulo 20 e 21 de Junhode 2012
Eng. Pedro AS Alvares
Vitek Consultoria Ltda
Normalizao em Testes Eltricos
PdMA
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XIX Encontro Vitek deTcnicas Preditivas
Belo Horizonte 08 e 09de Maio de 2012
Eng. Pedro AS AlvaresVitek Consultoria Ltda
Normalizao em Testes Eltricos
PdMA
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XIX Encontro Vitek deTcnicas Preditivas
Belo Horizonte 08 e 09de Maio de 2012
Eng. Pedro AS AlvaresVitek Consultoria Ltda
Normalizao em Testes Eltricos
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XIX Encontro Vitek deTcnicas Preditivas
Belo Horizonte 08 e 09de Maio de 2012
Eng. Pedro AS AlvaresVitek Consultoria Ltda
Normalizao em Testes Eltricos
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XIX Encontro Vitek deTcnicas Preditivas
Belo Horizonte 08 e 09de Maio de 2012
Eng. Pedro AS AlvaresVitek Consultoria Ltda
Normalizao em Testes Eltricos
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XIX Encontro Vitek deTcnicas Preditivas
Belo Horizonte 08 e 09de Maio de 2012
Eng. Pedro AS AlvaresVitek Consultoria Ltda
Normalizao em Testes Eltricos
PdMA
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INTRODUO
A execuo da manuteno de estado em motores eltricospossui grande influncia na continuidade operacional destesativos, conservando sua disponibilidade, confiabilidade e
planejamento de operao.
Os procedimentos devem estar alinhados s boas prticas demanuteno e acompanhamento preditivo baseados em
parmetros de avaliao recomendados por normas tcnicas.
As aplicaes PdMA atravs dos aparelhos da srie MotorCircuit Evaluator, Emax, MCE e MCEmax, apresentamtestes referenciados por normas internacionais de ampla
aceitao.
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EMAX para Teste Dinmico
Motor em Servio MCE para Teste Esttico
Motor Desligado MCEMAX Combinado
(Dinmico + Esttico)
Mdulos EspeciaisNo Hardware
Mdulo 5kv para motoresde Alta Tenso
Anlise de Corrente Eltricapor FFT
No software Funo Auto Anlise:
Normas IEEE e NEMA Recomendaes EASA
MCE, EMAX, MCEMAX
PdMA Corporation
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Filosofia de TestesZonas de Falha
Estator
Isolamento Rotor
Entre
Ferro
Qualidade daAlimentaoCircuito de
Alimentao
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IEEE Institute ofElectric & ElectronicEngineering
NEMA NationalEngineeringManufactures
Association
EASA ElectricalApparatus ServiceAssociation
Normalizao e Funo Auto Anlise
Funo Auto Anlise do Software MCEGold permite que os resultadossejam automaticamente analisados por normas tcnicas.
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IEEE Maior organizao profissional domundo dedicada ao avano tecnolgico eexcelncia para o benefcio da sociedade. As
norma IEEE so aprovadas pela ANSI nasreas de amplificadores, antenas, circuitos,computadores, TV, conectores, cristais,dieltricos, diodos, geradores, veculos, para-raios, msseis, motores, microfones,transformadores, transmisso e qualidade deenergia, telemetria e muitos outros.
Normalizao e Funo Auto Anlise
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NEMA uma associao norteamercianarepresentante dos interesses dos fabricantesde produtos eletroindustriais utilizados nagerao, transmisso, distribuio, controle etrabalho por energia eltrica. NEMArepresenta um frum para padronizao deequipamentos eltricos permitindo sociedade garantia de eficincia, segurana ecompatibilidade.
Normalizao e Funo Auto Anlise
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EASA Associao para o Servio de AparelhosEltricos uma organizao internacionalcujo objetivo indicar materiais,
equipamentos e mtodos atualizados paraservios, comercializao e reparos demotores, drives, controles e outrosequipamentos eletromecnicos.
Normalizao e Funo Auto Anlise
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Testes Estticos PdMATestes Offline
Condio de Teste: Motor Desligado e
Desenergizado
Testes
- Teste Padro Offline- Absoro e Polarizao- Tenso Escalonada
- Teste de Influncia do Rotor - RIC
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Testes Padro EstticoParmetros
Resistncia ao Aterramento - RTGIntegridade do IsolamentoSegurana Operacional
Capacitncia ao Aterramento CTG
Capacidade de Armazenar Energia Limpeza das bobinas, enrolamentos e cabos
Resistncia Fase a Fase - Ohms Conexes de alta resistencia no circuito
Indutncia Fase a Fase mili Henry Qualidade do campo indutivo formado pelo Rotor, Estator e EF
Teste de Influncia do Rotor RIC Mudana no campo magntico Comportamento do Rotor, Estator e EF
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Teste Padro InicialMCE Standard Test
Conexo simples nas
ligaes do motor
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TestesOfflineTeste Padro Esttico
Para que serve: revela os principais parmetros de interesse eletromecnico domotor. Abrange completamente a Zona de Falha do Isolamento e apresenta acondio dos elementos do Campo Indutivo: Rotor, Estator e Entreferro.
Durao: Pelo procedimento normativo.
Tempo Total do Teste: 6 minutos aprox.
Referncias:
Norma IEEE STD 2000 43
Norma NEMA MG 1 - 14.35
IEEE 43-1992 Isolamento de Mquinas El. Rotativas
Melhores Prticas PdMA : Capacitncia e Des. Indutivo
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TestesOfflineTeste Padro Esttico
Para que serve: revela importantes parmetros de interesse eletromecnico do motor.Abrange completamente a Zona de Falha do Isolamento e revela a qualidade e acondio dos elementos do Campo Indutivo: Rotor, Estator e Entreferro.
Durao: Pelo procedimento normativo um minuto para o RTG.
Tempo Total do Teste: 3 minutos aproximadamente,
Referncias:
Norma IEEE STD 2000 43 Recommeded Practice for Testing InsulationResistance of Rotating Machinery
Recomendaes de Servio EASA AR 100 Rewind and Repair
NEMA MG1 - National Electrical Manufacturers Association - Motors andGenerators
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Resultados MCETestes Padro Esttico
Parmetros IEEE
Resistncia ao Aterramento - RTG
Res. Aterramento Corrigida
IEEE STD 43 - 2000
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TENSES DE TESTEIEEE Std 43-2000
Tenso Nominal nas Espiras (V) Tenso Contnua Aplicada
(V)
12,000 5000 10,000
IEEE 43-2000 Table 1
Aplicao de Tenso DC em Testes de Resistncia de Isolamento
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Testes OfflineTeste Padro Esttico
Resistncia ao Aterramento - RTG- Medida em Mohms
- Tenso DC / Tempo [segundos]
- Referncia IEEE STD 43-2000
- Detemina se o motor se encontraapto e seguro para a operao
- Segurana Operacional
- Avalia Fuga de Corrente para aTerra
- RTG varia com a temperatura edeve ser corrigido
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Efeito da Temperatura no valor RTG
Temperatura inversamente proporcional ao valor RTG.Aumento da Temperatura diminui valor RTG
10C de aumento diminui a
vida til do isolamento em50%
IEEE recomenda que uma
correo da temperatura
para 40C deve seraplicado
Resistance
(Mohms)
Temp
(C)
100
50
5040302010
Temperature Effect on
Insulation Resistance
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Correo de Temperatura
IEEE Standard 43-2000 Rc= KtX Rt
onde:
Rc= resistencia de isolamento (emmegaohms) corrigido a 40C
Rt= resistencia de isolamento medida
(em megaohms) a uma temperatura t Kt= coeficiente de correo da
temperatura a 40C dado pela Norma
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Resistncia Corrigida - RTG
Resistncia a Terra -Corrigida
- Corrigida porTemperatura
- Normalizado para
40 C
- Valor a ser Tendenciado
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RTG : Limites NormativosIEEE Std 43 - 2000
IEEE 43-2000 Table 3
Resistencia doIsolamento Especificao
IR1min = kV + 1 Bobinados construidos antesde 1970 e todosEnrolamentos de Campo DC,
e outros no descritos abaixo
IR1min = 100 Maioria dos Motores ACfabricados aps 1970,Bobinas Moldadas eArmadura DC
IR1min = 5 Maioria dos motores deenrolamento randomico econcentricos abaixo de 1 kv
T t Offli
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Testes OfflineTeste Padro Esttico
Resistencia entre Fases
Desbalanceamento Resistivo
Electric Power Research Institute - EPRI
Recomendaes
Electrical Apparatus Service Association
T t Offli
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Testes OfflineTeste Padro Esttico
Resistncia entre Fases Medida em Ohms Alta preciso % Desequilibrio Resistivo
IndicaConexes de Alta Resistencia
Curto entre EspirasCurtos nas bobinasBobinas abertasComponentes inadequadosInterveno deficiente
i
T t Offli
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Testes OfflineTeste Padro Esttico
Resistencia entre FasesEPRI
Desbalanceamento Resistivo
[ % ]
Condio Recomendaes EPRI
< 600 V Monitorar motor mais frequentemente.
3 % ATENO Identificar e isolar causa. Procure circuitos e
> 600 V conexes de alta resistncia. Verifique o circuito
5 %
< 600 V Verificar e corrigir conexes e circuito.
12 % ALARME Repare antes de voltar a servio.> 600 V
7 %
Segundo EPRI Desbalanceamento Resistivo > 3,5 % provoca
Acrscimo de 25 % na temperatura das bobinas
T t Offli
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Testes OfflineTeste Padro Esttico
Resistencia entre FasesEASA
Segundo EASA Desbalanceamento de Tenso de 1 %
resulta em Desbalanceamento de Corrente de 6 7 %
O Desbalanceamento de Tenso encontra-se
diretamente relacionado ao Desbalanceamento
Resistivo entre Fases.
Vimb= 2/3 (Rmax Rmin) . FLA X 100
VL - 2/3 (Rmax Rmin) . FLA
D ilb i R i ti
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Desequilbrio ResistivoResultados PdMA
Acompanhamento da Tendencia do valor da resistencia entre fases
previne conexes de alta resistencia no circuito
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Testes Padro EstticoIndutncia e Campo Indutivo
Indutancia entre Fases Medida en mili Henry- mH
Valor Altamente Sensitivorelacionado ao rendimento domotor.
Valor da Indutncia Mdia para Tendencia
Valor da Desequilbrio Indutivo paraDiagnstico
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Indutncia e Campo Indutivo
Capacidade do enrolamento do estator induzir umcampo eletromagntico indutivo no estator e, porconseguinte, gerar torque no eixo do rotor.
- Indutncia Fase a Fase [mH]- Desbalanceamento Indutivo [%]- Indutncia Mdia [mH]- Formao do Campo Indutivo - RIC
- Depende do numero de espiras, seo,comprimento e permeabilidade magntica do ferro
L = (0.4 N2A) X 10-8
l
Res ltados PdMA
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Resultados PdMAIndutncia
Campo Indutivo eIndutncia
- Medida em mili Henry - mH
- Indutncia Fase a Fase [pF]
- Indutncia Mdia [pF]
- DesbalanceamentoIndutivo [%]
- Acompanhamento de
Tendncias
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Testes OfflineIndutncia e Campo Indutivo
Indutancia entre Fases
Indica- Qualidade do Campo Indutivo
- Corrente de Fuga
- Problemas no Rotor, Estator e Entreferro
- Interveno Comprometida
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Indutncia e Campo Indutivo
- Procedimentos de Teste:
- IEEE 1415 2006
Guide for Induction Machinery
Maintenance Testing and FailureAnalysis
- IEEE 1415 no recomendavalores absolutos de Alarme
- A realizao do Teste de RIC sugerida para caracterizao doCampo Indutivo
PdMA: O acompanhamento da Mdia Indutiva e do Desbalanceamento
Indutivo para diagnst ico.
Teste Offline do Campo Indutivo
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Teste Offline do Campo IndutivoTeste de Influncia do Motor
RIC
IEEE 1415 - 2006
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IEEE 1415 - 2006
Campo IndutivoTestede Influncia do Rotor (RIC)
Descrio do Campo Indutivoatravs da leitura daIndutncia versusngulo dePosio do Rotor mHx ()
Realizado manualmenteatravs do giro do eixo
18 Leituras realizadas por umadas faces do polo
Revela a presena deanmalias no Rotor, Estator, eEntre Ferro
Resultados PdMA
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Resultados PdMATeste de RIC
Rotor Saudvel Barras Quebradas
Estator Defeituoso Entreferro Desigual
IEEE 1415 - 2006
Ef it d C t i
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Efeitos da Contaminao Fatores que alteram o valor do isolamento
Corrente de Fuga Superficial formada por leo, carbonoou poeira na parte externa do enrolamento.
Poeira e sais nas superfcies isolantes, que so nocondutoras, passam a conduzir quando exposta a leo
causando correntes de fuga. Contaminao por estes ou outros elementos alteram o
valor capacitivo do circuito.
Testes Offline
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Testes OfflineTeste Padro Esttico
Capacitncia a Terra - CTG
- Avalia a limpeza no bobinado e no
Circuito
-Avalia a capacidade do motor em reter
energia
PdMA:
- Valor para ser tendenciado
- Crescimento de CTG indica presena
de contaminantes
-Polarizao poder alterar Polarizao
Capacitncia a Terra CTG
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Capacitncia a Terra CTGResultados PdMA
No motor avalia a contaminao nos enrolamentos e
limpeza no circuito.
Indica a Capacidade de motor em reter energia.
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Efeitos da ContaminaoUmidade
A Resistncia do Isolamento do motor irreduzir com a presena de umidade ou leo
Este efeito ir se agravar se houvercontaminantes slidos presentes.
Este efeito compromete a Polarizao doMotor e altera sua capacidade de absorveras correntes de partida.
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Testes OfflineIndice de Polarizao e Absoro Dieltrica
- Mede a habilidade do isolamento parapolarizar-se.
- Busca degradao, ressequidade,humidade, ou contaminao do Isolamentodo motor.
ndice de Polarizao IP
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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ndice de Polarizao IPAbsoro Dieltrica - AD
Valores quantitavos e adimensionais retirados daleitura da Resistencia do Aterramento RTG
IP = RTG 10 min / RTG 60 segs
IA = RTG 1 min / RTG 30 segsValores expressam a capacidade do motor em
polarizar e a presena de contaminantes
Norma IEEE Std 43 2000 recomenda valores para IP
ndice de Polarizao IP
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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ndice de Polarizao IPndice de Absoro Dieltrica - IA
Classe Trmica
IP MinimoClasse A 1.5
Classe B, F e H 2.0
Recomendao Normativa IEEE Std 43 - 2000
Se RTG > 5.000 Mohms no primeiro minuto o IP
pode no ser significativo
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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ndice de Polarizao IPndice de Absoro Dieltrica - IA
Estado doIsolamento
Indice dePolarizao
ndice deAbsoro
Ruim < 1 -Questionvel 1 < IP < 2 1 < IA < 1,25
Aceitvel 1,25 < IA < 1,4
Bom 2 < IP 5 pode indicarisolamento envelhecido ou ressecado
IA para motores de enrolamento randomico e IP para moldados
Testes Offline
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Testes OfflineIndice de Polarizao e Absoro Dieltrica
Perfil de Polarizao IP
PdMA
Medida da Resistncia a Terra
em perodos de tempo fixo e
apresentado por um grfico RTG [MOhm]
versusTempo [Min].
Revela a qualidade do isolamento
e seu possvel contedo contaminante.
Contaminantes alteram IP
Recomendao EASA
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Recomendao EASAEm grandes Motores AC com muito tempo de
utilizao, IP > 5 pode resultar de isolamentoressecado ou envelhecido..
Electrical A aratus Service Association
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Perfil de Polarizao
Presena de Contaminantes ou de Umidade altera a qualidadeda resposta do motor, favorecendo a queda da resistncia
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Testede Indice de Polarizao
Valor final menor que 400 Mohm
Grfico errtico indicativo de humidadee/ou contaminao
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Perfil de Polarizao
Presena de Contaminantes ou de Umidade altera a qualidade
da resposta do motor, favorecendo a queda da resistncia
T Offli
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Testes OfflineTeste de Tenso Escalonada
Step Voltage Test Prova da Rigidez Dieltrica do motor
submetido a passos de tenso uniforme em
perodos de tempo regulares. Revela a Corrente de Fuga e a capacidade
de trabalho do motor quando submetido a
picos de tenso,
Teste de Tenso Escalonada
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Teste de Tenso EscalonadaStep Voltage Test
Utilizado como Prova de Aceitao de Motores Eltricos
Revela problemas no isolamento como:
Trincas e fissuras
Vazios
Contaminao Resina no curada
Umidade
Delaminao
O teste normalizado por IEEE P95 Recommended Practice for
Insulation Testing of AC Electric Machinery with High Direct Voltage
Teste de Tenso Escalonada
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Teste de Tenso EscalonadaStep Voltage Test
Aplicao de teno DC em passos de 125V desde 250V at 1.000V
Resultados mostram a
Corrente de Fuga e o
comportamentoDieltrico do Motor
IEEE P95
P d T E l d
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Prova de Tenso Escalonada
Se aplica tenso aoisolamento de modomuito SEGURO
Teste No Destrutivo
O Stress que recebe o
isolamento muitssimo menorque um teste Hipot
IEEE P95
P d T E l d
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Prova de Tenso Escalonada
Resultado no Satisfatrio
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Teste de Tenso Escalonada
Step Voltage Test
Resultado no Satisfatrio
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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TESTES COM MCEmax
TESTES DINMICOS
Online
Resultados MCE
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Resultados MCEMAXTestes Dinmicos
Partida e Retomada Comportamento da corrente e tenso na partida, retomada e
servio
Influncia do Estator e do Rotor
Condio do Rotor Anlise de barras rotricas
Ecentricidade
Demodulao em FFT Presena de Sinais Mecnicos
Relao Tenso X Corrente
Distoro Harmnica Total
Qualidade da Alimentao
Resultados MCE
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5/21/2018 Normalizacao Em Testes Eletricos VITEK
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Resultados MCEMAXTestes Dinmicos
Qualidade do Sinal Fator de Crista
Distoro Harmnico Individual - NEMA Qualidade da Alimentao e Reclassificao
Relaes Tenso X Corrente
Demodulao em FFT
Presena de Sinais Mecnicos
Distoro Harmnica Total e Individual Qualidade da Alimentao
Testes Online
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TestesOnlineTeste da Alimentao
Para que serve: revela os principais parmetros dinmicos do motor emservio e com carga. Atravs dos valores medidos de Tenso e Corrente, e dosdados de projeto cadastrado, revela a real eficincia, potncia e, porprocessamento, a assinatura da corrente eltrica. Abrange as reas da
Qualidade da Alimentao e o estado de funciomento do Rotor, Estator eEntreferro.
Condio: Carga > 70% FLA
Durao: 4 segundos de captura do sinal
60 segundos de demodulao
Referncias:
Norma NEMA MG 1 - 14.35
IEEE Std 519-1992 Harmonic Control
Q lid d d Ali t
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Qualidade da Alimentao
Qualidade da Alimentao = Qualidade da Tenso Qualidade da Tenso afeta a performance do Motor
Desbalanceamento de Tenso Fase a Fase
NEMA MG-1 Recommendations
1% Desbal. Tenso = 6-7% Desbal. Corrente
Tenso de Alimentao vs. Tenso de Placa
Baixa vs. Alta
Harmonicas IEEE Voltage Distortion Limits
NEMA MG-1 Recommendations
Teste de Alimentao PdMA
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Teste de Alimentao PdMAResultados
Fund RMS Tot RMS C.F THD kW kVar kVA Pf
Voltage 1-2 376.49 472.93 1.57 28.14 Phase 1 93.32 162.95 187.78 0.82
Voltage 2-3 355.05 436.95 1.66 27.68 Phase 2 66.57 162.82 175.91 0.58
Voltage 1-3 343.07 442.51 1.64 30.85 Phase 3 51.96 112.43 123.85 0.76
Average 358.20 450.80 Total 211.85 438.20 487.54 0.72
% Imbalance 5.11 4.91 HVF 0.04 Power Sequence 211.85 202.58 293.12 0.72
%NEMA Derating 74.70 %NEMA Derating 98.42
Efficiency
Voltage 1 212.89 319.99 1.68 51.40
Voltage 2 222.05 320.67 1.55 48.01 Efficiency 95.72
Voltage 3 185.03 309.06 1.70 65.15 HP Output 271.98
Average 206.66 316.58 kW Output 202.78
% Imbalance 10.46 2.37 Torque Output 1595.54
Current Sequence
Current 1 537.50 586.83 1.99 18.24 Positive Negative Zero
Current 2 513.28 548.55 1.93 15.41 Volt Phase-Phase 357.93 19.70 0.00
Current 3 367.46 400.74 1.74 20.28 Volt Phase-Neutral 206.65 11.37 11.04
Average 472.75 512.04 Current 467.90 100.99 0.20
% Imbalance 22.27 21.74
% FLA 78.66 85.20
Self Angle Mutual Angle
Impedance Zero 0.44 43.30 0.45 282.62Positive 0.07 265.25 0.10 47.74
Real Magnitude Angle Negative 0.01 11.82 0.04 126.72
Phase 1 0.32 0.40 35.36
Phase 2 0.25 0.43 54.26 Phase Conf iguration Line to Neutral 120 Degree
Phase 3 0.38 0.50 40.16 Phase Rotation Clockw ise
% Imbalance 21.08
Presena de Cargas No Lineares: FVD
Teste de Alimentao PdMA
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Pgina de Resultados - Results
Tenso Fase a Fase
Corrente Fase a Fase
Tenso Mdia
Desbalanceamento Tenso
Tenso Fase Neutro
Impedncia Fase a Fase
Mdia
Desbalanceamento
% Corrente Plena Carga
Desbalanceamento
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TESTE PADRO DINMICOPgina de Resultados - Results
Fator de Crista
Contedo Harmnico Total - IEEE
Potncia
Fatores de Potncia
Eficincia e Torque
EMAX
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EMAX
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Limites de Tenso THD
IEEE Std 519-1992Nota: Sistema Geral, HarmnicaIndividual : Limite < 3%
Aplicaes
Especiais
Sistemas
Gerais
Sistemas
Dedicados
Tenso
THD3% 5% 10%
Profundidadede Fenda
10% 20% 50%
NEMA MG 1
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NEMA MG-1
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Harmonic Voltage Factor (HVF)NEMA MG-1
Reclassificao dePotncia de Motoresrelacionado aoDesbalanceamento de
Tenso Harmnicas de
Sequencias Negativasproduz rotao do fluxo
magntico oposto operao do motor.
Reclassificao no seaplica a Inversores de
Frequencia.
Corrente Senoidal a 53 21Hz
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Corrente Senoidal a 53.21Hz
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Tenso e Corrente no Tempo
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Corrente Senoidal a 53.19Hz
T S id l 53 19H
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Tenso Senoidal a 53.19Hz
Interpretaes Analticas
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Assinatura da Corrente EltricaCSA
Estudo analticodas componentes defrequencia contidas nosinal da CorrenteEltrica, com afinalidade de
identificar possveisanomalias no seuinterior.
-120
-100
-80
-60
-40
-20
046474849 5051 5253 5455 5657 5859 6061626364 656667686970 71727374
Amplitude (dB)
Frequency (Hz)
Low Res Spectrum (dB) -- 2A PULV SEAL AIR F AN 07/15/2002 02:04:57 PM
I 1I 2I 3
Teste Online CSA
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Estado do Rotor
Assinatura da Corrente Eltrica - CSA
Barras Quebradas
Teste Online CSA
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Estado do RotorX
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OBRIGADO
A TODOS