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  • UNIJUI - UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO

    GRANDE DO SUL

    CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

    RAFAEL GRENZEL

    ANLISE DA APLICAO DE INVERSORES DE FREQUNCIA EM

    ACIONAMENTOS DE EQUIPAMENTOS DE MOVIMENTAO DE CARGAS

    EM USINAS HIDRELTRICAS ESTUDO DE CASO

    IJU - RS

    2013

  • RAFAEL GRENZEL

    ANLISE DA APLICAO DE INVERSORES DE FREQUNCIA EM

    ACIONAMENTOS DE EQUIPAMENTOS DE MOVIMENTAO DE CARGAS

    EM USINAS HIDRELTRICAS ESTUDO DE CASO

    Trabalho de Concluso de Curso de Engenharia Eltrica, apresentado ao colegiado da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJU, como requisito parcial para adquirir o ttulo de Engenheiro Eletricista.

    Orientador: Moises M. Santos

    IJU - RS

    2013

  • RAFAEL GRENZEL

    ANLISE DA APLICAO DE INVERSORES DE FREQUNCIA EM

    ACIONAMENTOS DE EQUIPAMENTOS DE MOVIMENTAO DE CARGAS

    EM USINAS HIDRELTRICAS ESTUDO DE CASO

    Trabalho de Concluso de Curso de Engenharia Eltrica, apresentado ao colegiado da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJU, como requisito parcial para adquirir o ttulo de Engenheiro Eletricista.

    APROVADO EM ___/___/____

    _________________________________________ Orientador: Moises M. Santos

    ___________________________________________

    Examinador: Julio C. O. Bolacell

  • A meu filho William.

  • AGRADECIMENTOS

    A Deus por me proporcionar oportunidades e me guiar nos caminhos da vida.

    Aos meus pais, Alfredo e Marli, pelo incentivo e apoio na busca de meus ideais e

    objetivos.

    Aos meus irmos Reimar e Rogrio, pela compreenso e apoio nesta jornada.

    A minha esposa Jocelaine, pela compreenso, pacincia, apoio e carinho recebido em

    todos os momentos.

    Aos meus professores, pelo apoio, ensinamentos e participao ao longo desta jornada.

    Aos companheiros de profisso, pelo apoio nas atividades desenvolvidas e no

    compartilhamento de conhecimentos.

    Aos colegas e amigos pela compreenso e colaborao durante a durao do curso.

  • RESUMO

    Este trabalho apresenta um estudo que visa aplicar inversores de frequncia no

    acionamento de motores assncronos tipo rotor bobinado em equipamentos de movimentao

    de cargas da usina hidroeltrica de Itaba, substituindo o mtodo de regulao de velocidade

    que varia a resistncia eltrica no circuito rotrico pelo mtodo de regulao que altera a

    frequncia de alimentao do circuito estatrico. Busca conhecer o funcionamento dos

    sistemas de movimentao dos equipamentos de movimentao de cargas juntamente com o

    acionamento dos motores de induo utilizados nestes sistemas. Relata os ensaios em que os

    motores foram submetidos, afim de obter parmetros para calcular o circuito equivalente.

    Com os valores de resistncias e reatncia do circuito equivalente e o desenvolvimento de

    uma lgica de programao com o software MATLAB foi possvel traar as curvas

    caractersticas dos motores e ainda simular a variao de frequncia, a rotao e conjugado.

    Demonstra algumas caractersticas tcnicas e a configurao bsica que os inversores de

    frequncia devem possuir para garantir um acionamento com caractersticas semelhantes ao

    original. Acrescenta os benefcios que este mtodo de regulao de velocidade pode

    representar na aplicao em motores de induo trifsicos tipo rotor bobinado.

    Palavras chaves: Inversor de frequncia; Rotor bobinado; Circuito equivalente; Motor de

    induo trifsico; Motores assncronos; Equipamento de movimentao de cargas;

    Acionamento de motores; Regulao de velocidade;

  • ABSTRACT

    This paper presents a study that aims to apply frequency inverters in triggering type

    wound rotor induction motors in cargo handling equipment of hydroelectric power plant

    Itaba, replacing the method of speed control that varies the electrical resistance in the rotor

    circuit by the method of regulation amending the frequency of stator circuit power of these

    engines. Seeks to understand the functioning of the movement of cargo handling equipment

    along with the drive of induction motors used in these systems. Reported that tests the engines

    were subjected, in order to obtain parameters for calculating the equivalent circuit of these

    engines. With the values of resistance and reactance of the equivalent circuit and the

    development of a logic programming with MATLAB software was possible to trace the

    curves of engines and even simulate the frequency variation, rotation and torque.

    Demonstrates some technical and basic configuration that frequency inverters must have to

    secure a drive with characteristics similar to the original. Adds the benefits that this method of

    speed regulation may represent the application in induction motors wound rotor type.

    Keywords: frequency inverter; rotor winding; equivalent circuit, three-phase induction motor,

    asynchronous motors, material handling equipment, drive motors, speed regulation;

  • LISTA DE ILUSTRAES

    Figura 1 Detalhes construtivos do estator do MIT ................................................................. 22

    Figura 2 - Componentes de um MIT com rotor gaiola de esquilo. ........................................... 23

    Figura 3 - Componentes de um MIT com rotor bobinado. ........................................................ 24

    Figura 4 - Circuito equivalente do estator de um MIT .............................................................. 25

    Figura 5 - Circuito equivalente do rotor de um MIT ................................................................. 26

    Figura 6 - Circuito equivalente do MIT..................................................................................... 26

    Figura 7 - Fluxo de potncia de um MIT................................................................................... 27

    Figura 8 Circuito equivalente utilizando o teorema de Thevenin .......................................... 28

    Figura 9 - Variao da resistncia de isolamento em funo da temperatura para mquinas

    eltricas girantes ........................................................................................................................ 31

    Figura 10 Esquema de medio da resistncia do enrolamento em estrela. ........................... 33

    Figura 11 Esquema de medio da resistncia do enrolamento em delta. ............................. 34

    Figura 12 Esquema do ensaio a vazio. ................................................................................... 35

    Figura 13 Esquema do ensaio de rotor bloqueado. ................................................................. 36

    Figura 14 - Curva de rotao x conjugado com a variao da tenso. ...................................... 39

    Figura 15 - Curva de rotao x conjugado com a variao da resistncia do rotor. .................. 40

    Figura 16 Curva de conjugado x rotao com a variao de frequncia. ............................... 42

    Figura 17 Diagrama detalhado dos componentes do inversor de frequncia. ........................ 43

    Figura 18 - Grfico tenso x frequncia .................................................................................... 44

    Figura 19 Vetores de corrente de um MIT. ............................................................................ 45

    Figura 20 Conjugado resultante do eixo ................................................................................. 46

    Figura 21 Curva conjugado x rotao..................................................................................... 47

    Figura 22 - Curva conjugado X rotao das diferentes categorias ............................................ 48

    Figura 23 - Ponte rolante convencional ..................................................................................... 50

    Figura 24 - Sistema de levantamento ........................................................................................ 51

    Figura 25 - Sistema de translao da Ponte ............................................................................... 52

    Figura 26 - Sistema de translao do Carro. .............................................................................. 53

    Figura 27 Prtico rolante a jusante da UHE Itaba. ............................................................... 54

    Figura 28 Sistema de translao do prtico rolante. ............................................................... 55

    Figura 29 Detalhe da roda do sistema de translao do prtico. ............................................ 56

    Figura 30 Sistema de levantamento do prtico rolante da UHE Itaba. ................................ 57

    Figura 31 - Diagrama eltrico do sistema de translao do prtico. ......................................... 58

  • Figura 32 - Diagrama eltrico do sistema de levantamento do prtico. .................................... 59

    Figura 33 Medio da resistncia de isolamento do motor de movimento do carro .............. 61

    Figura 34 Medio da resistncia do enrolamento com o instrumento CPC-100 .................. 64

    Figura 35 Conexo dos cabos para a medio da resistncia do enrolamento ....................... 64

    Figura 36 Motores operando a vazio. ..................................................................................... 66

    Figura 37 Instalao do Analisador de qualida