Testedeisolamento de Motores

7/24/2019 Testedeisolamento de Motores

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UNIVERSIDADE POSITIVO

NCLEO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

ENGENHARIA ELTRICA

Carlos Henrique Palma Kotinda

Felipe Kotowski Wantuk

MEDIO DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO DE MOTORES DEINDUO TRIFSICOS DE AT 100 CV

Curitiba, 2008


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Carlos Henrique Palma Kotinda

Felipe Kotowski Wantuk

MEDIO DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO DE MOTORES DEINDUO TRIFSICOS DE AT 100 CV

Trabalho de Concluso de Cursoapresentado ao Curso de EngenhariaEltrica, da Universidade Positivo, paraobteno de avaliao da disciplina deTrabalho de Concluso de Curso (TCC),como requisito obteno do grau de

Engenheiro Eletricista, sob a orientao daProfa. Ana Cristina Fermino.

Curitiba, 2008


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Dedicamos este trabalho a nossas famlias e a todosnossos amigos que nos acompanharam nesta grande

jornada rumo ao sucesso.


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Agradecemos primeiro a Deus pela beno dasabedoria a ns dispensada, por nos dar fora e

pacincia para a superao dos obstculos.

Agradecemos nossas famlias e amigos por

permanecerem ao nosso lado em todos os momentos.


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No se pode ensinar alguma coisa a algum, pode-se apenas auxiliar a descobrir por si mesmo.

Galileu Galilei


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RESUMO

O presente trabalho teve como objetivo construir um equipamento para

medio da resistncia de isolamento de um motor de induo trifsico, que fornece um

relatrio com o diagnstico das condies deste, baseado no ndice de polarizao e

ndice de absoro. O equipamento ser muito til, principalmente, quando se necessita

de diagnsticos rpidos em motores instalados no cho de fbrica. Sero realizadas

tambm medies de tenso, corrente eltrica, potncia eltrica, temperatura e velocidadedo motor em rotaes por minuto (RPM). As medies e resultados respeitaro

completamente as normas regulamentadoras vigentes.

Palavras-chave: Resistncia de Isolamento, Diagnstico, Motor de Induo

Trifsico.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Variao da resistncia de isolamento com o tempo para enrolamentosclasse B ...........................................................................................................16

Figura 2 Diagrama em blocos.........................................................................................20Figura 3 Circuito medidor de temperatura .....................................................................24Figura 4 Circuito medidor de corrente eltrica...............................................................25Figura 5 Circuito medidor de tenso ..............................................................................26Figura 6 Circuito medidor de velocidade .......................................................................27Figura 7 Fonte de alimentao de 500 VCC ....................................................................28

Figura 8 Circuito medidor da resistncia de isolamento ................................................29Figura 9 Fluxograma de funcionamento.........................................................................32Figura 10 Tela 1, 2, 3 e tela de diagnstico do display ..................................................33Figura 11 Grfico da temperatura versustenso gerada.................................................36Figura 12 Grfico da corrente eltrica versustenso gerada 1 ganho........................38Figura 13 Grfico da corrente eltrica versustenso gerada 2 ganho........................40Figura 14 Grfico da tenso medida versustenso rebaixada........................................43Figura 15 Layout das trilhas da PCI responsvel pela manipulao de todas

variveis medidas.......................................................................................47Figura 16 Layout dos componentes eletrnicos da PCI responsvel pela

manipulao de todas variveis medidas.................................................48Figura 17 Circuito eletrnico da fonte de 500 Vcc ........................................................59Figura 18 Circuito eletrnico do microcontrolador PIC 18F452 ...................................60Figura 19 Circuito eletrnico do amplificador operacional, display e ganho de

corrente.........................................................................................................61Figura 20 Circuito eletrnico fonte de alimentao do equipamento.............................62Figura 21 Circuito eletrnico do tacmetro....................................................................62Figura 22 Circuito eletrnico do medidor de tenso e rel de aplicao de 500 Vcc ....63Figura 23 Circuito eletrnico dos rels das trs escalas de resistncia de isolamento ...64


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LISTA DE QUADROS

Quadro 1 ndice de Polarizao......................................................................................18Quadro 2 ndice de Absoro .........................................................................................18Quadro 3 Cronograma ....................................................................................................33Quadro 4 Relao entre temperatura e tenso gerada.....................................................35Quadro 5 Relao entre corrente eltrica e tenso gerada 1 ganho............................37Quadro 6 Relao entre corrente eltrica e tenso gerada 2 ganho............................39Quadro 7 Relao entre tenso medida e tenso rebaixada............................................42Quadro 8 Contador de rotao........................................................................................43Quadro 9 Relao da Fonte de 500 VCC .........................................................................44Quadro 10 Relao entre Resistncia de Isolamento Medida e Tenso Gerada no

Resistor Padro............................................................................................. 44Quadro 11 Despesa com componentes e materiais utilizados no projeto.......................50Quadro 12 Despesa com servios contratados para o projeto ........................................51Quadro 13 Resistncia de isolamento entre bobina e carcaa no motor 1. ....................54Quadro 14 Resistncia de isolamento entre bobinas no motor 1....................................55Quadro 15 Resistncia de isolamento entre bobina e carcaa no motor 2 .....................55Quadro 16 Resistncia de isolamento entre bobinas no motor 2....................................56


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LISTA DE SMBOLOS / ABREVIATURAS / SIGLAS

A - Ampre

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

AmpOp - Amplificador Operacional

AV - Ganho de tenso

C - Capacitncia

CA - Corrente Alternada

CC - Corrente ContnuaCI - Circuito Integrado

CV - Cavalo Vapor

C - grau Celsius

f - freqncia

F - Faraday

f.e.m - Fora eletro-motriz

G - GigaHz - Hertz

IP - ndice de Polarizao

k - quilo

LCD -Display Cristal Lquido (Liquid Crystal Display)

LED - Diodo Emissor de Luz (Light Emitting Diode)

min - minuto

mV - mili VoltNBR - Norma Brasileira Regulamentadora

R - Resistncia

Rm - Resistncia de isolamento do Motor

RPM - Rotaes por Minuto

V - Volt

VCA - Tenso de Corrente Alternada

VCC

- Tenso de Corrente Contnua

TC - Transformador de Corrente


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TTL - Transistor-Transistor Logic

- Ohm

- micro


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SUMRIO

1 INTRODUO ..............................................................................................................121.1 PROBLEMA ............................................................................................................121.2 JUSTIFICATIVA.....................................................................................................121.3 OBJETIVOSESPECFICOS ...................................................................................13

1.3.1 Ensaios com o Motor Desligado...........................................................................131.3.2 Ensaios com o Motor em Funcionamento ............................................................14

2 FUNDAMENTAO TERICA.................................................................................152.1 RESISTNCIADEISOLAMENTO........................................................................15

2.1.1 ndice de Polarizao e Absoro.........................................................................162.1.2 Classe de Isolamento e Temperatura ....................................................................18

3 ESPECIFICAES TCNICAS PRELIMINARES .................................................20

3.1 VISOGERALDOPROJETO ...............................................................................203.2 DESCRIOFUNCIONALDOSBLOCOS ..........................................................213.2.1 Bloco 1 Motor....................................................................................................213.2.2 Bloco 2 Grandezas Medidas ..............................................................................223.2.3 Bloco 3 Processamento e Controle ....................................................................23

3.3 DIMENSIONAMENTOEMEMORIALDECLCULO.......................................233.3.1 Circuito de Medio de Temperatura ...................................................................243.3.2 Circuito de Medio de Corrente Eltrica ............................................................253.3.3 Circuito de Medio de Tenso ............................................................................263.3.4 Circuito de Medio de Velocidade .....................................................................273.3.5 Fonte de Alimentao de 500 VCC........................................................................28

3.3.6 Circuito de Medio da Resistncia de Isolamento..............................................293.4 PROGRAMAO...................................................................................................313.4.1 Descrio Geral ....................................................................................................313.4.2 Planejamento ........................................................................................................33

4 IMPLEMENTAO .....................................................................................................344.1 DESCRIODAMONTAGEM.............................................................................344.2 TESTES,MEDIESECONFIGURAES........................................................34

4.2.1 Circuitos de Medio (Hardware)........................................................................354.3 CDIGOFONTE.....................................................................................................454.4 PLACASDECIRCUITOIMPRESSO.....................................................................474.5 CUSTOSDOPROJETO ..........................................................................................49

4.5.1 Componentes e Materiais .....................................................................................494.5.2 Servios Contratados ............................................................................................51

5 RESULTADOS...............................................................................................................525.1 MEDIO DE TEMPERATURA .....................................................................................525.2 MEDIO DE CORRENTE ELTRICA ............................................................................525.3 MEDIO DE TENSO ................................................................................................535.4 MEDIO DE VELOCIDADE ........................................................................................535.5 MEDIO DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO ..............................................................53

5.5.1 Ensaio no Motor Trifsico 1.................................................................................545.5.2 Ensaio no Motor Trifsico 2.................................................................................55

6 CONSIDERAES FINAIS.........................................................................................57REFERNCIAS .....................................................................................................................58ANEXOS .................................................................................................................................59


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1 INTRODUO

A razo de se construir um equipamento que mede a resistncia de isolamento, os

problemas existentes globalmente e como possvel a construo deste equipamento so itens

que so detalhados nos tpicos a seguir.

1.1 PROBLEMA

Motores trifsicos de induo so muito utilizados em indstrias, residncias e

edifcios, sendo de grande importncia que estes se mantenham em boas condies de

funcionamento.

Todo motor sofre desgastes devido ao tempo de uso, umidade do ar, sujeira no

ambiente, atritos, erros de fabricao, entre outros problemas. Diagnosticar um defeito ou a

real condio de um motor no um problema de soluo fcil. Identificar preventivamente

possveis falhas de funcionamento poder, entre outros benefcios, aumentar a vida til destes

equipamentos. O diagnstico deve ser possvel tanto para motores em funcionamento como,

tambm, para motores na bancada de testes.

1.2 JUSTIFICATIVA

Simplificar o processo de ensaio e diagnstico de um motor trifsico de induo

importante. Em geral, o mesmo est localizado em ambientes de acesso difcil, sendo um item

de preo elevado e que exige mo de obra especializada em sua manuteno. J o diagnstico

exige equipamentos com custo elevado de aquisio e, alm disto, em geral muito

dependente do operador. Este trabalho tem como objetivo a construo de um aparelho que

possibilite a realizao de testes em motores de induotrifsicos de at 100 CV e que seja,


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ao mesmo tempo, de fcil operao e de baixo custo. Requisitos de portabilidade e autonomia

tambm devero ser observados neste tipo de equipamento. Assim, sendo o equipamento

porttil e autnomo, espera-se com o mesmo tornar os procedimentos de manuteno e

diagnstico mais precisos e com menor custo operacional.

1.3 OBJETIVOS ESPECFICOS

O objetivo deste projeto desenvolver um equipamento de medio e diagnstico

da resistncia de isolamento de motores de induo trifsicos de at 100 CV. As medies

realizadas por este equipamento respeitaro as normas da Associao Brasileira de Normas

Tcnicas (ABNT) relativas a ensaios. Como ser porttil, o equipamento permitir a

visualizao dos valores coletados em um display.

Pretende-se que oequipamento seja capaz de efetuar grupos de ensaios, descritos

a seguir, nos motores sob anlise com os mesmos desligados e em funcionamento.

1.3.1 Ensaios com o Motor Desligado

Neste grupo de ensaios de resistncia de isolamento, o equipamento medir as

seguintes grandezas:

resistncia de isolamento;

curto-circuito entre bobinas; temperatura da carcaa;

curto-circuito entre a bobina e a massa;

continuidade de cada bobina.


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Ao final do processo de medio, o equipamento emitir um relatrio indicando o

diagnstico do motor, inclusive o ndice de polarizao e ndice de absoro que indicam se o

motor est seco, mido, sujo ou limpo.

1.3.2 Ensaios com o Motor em Funcionamento

Neste grupo de ensaios, o equipamento medir as seguintes grandezas:

corrente consumida; tenso de linha;

potncia consumida;

temperatura da carcaa;

velocidade de rotao.

Os valores medidos sero atualizados em tempo real e no haver emisso de

relatrio.


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2 FUNDAMENTAO TERICA

Diversos so os fatores que diagnosticam a real condio de um motor trifsico.

Resistncia de isolamento um fator importante. No basta obter somente o valor desta

resistncia, necessrio o clculo de ndices que indicam se esta resistncia ideal ou no

est em conformidade com o especificado em norma. Temperatura, classe de isolao,

material utilizado tambm influenciam na resistncia de isolamento e estes itens so

abordados a seguir.

2.1 RESISTNCIA DE ISOLAMENTO

til para a constatao de que o motor est em condies seguras de

funcionamento, em relao isolao dos fios das bobinas, sendo confivel, pois torna

possvel a deteco de qualquer falha na isolao entre bobinas e entre bobinas e massa.

O ensaio para a medio da resistncia de isolamento de um motor de induo

realizado sob condies especficas. o parmetro, geralmente, utilizado para definir oquociente da tenso contnua, aplicada pela corrente, em funo do tempo medido a partir da

aplicao de tenso. Neste ensaio, um valor de referncia resistncia de isolamento deve ser

encontrado para um intervalo de tempo de um minuto a 10 minutos. Um equipamento para

uso nacional deve seguir as normas da ABNT correspondentes. A razo de se medir esta

resistncia que ela serve para indicar o estado do enrolamento, atravs da indicao de

valores mnimos recomendados, e para a obteno do ndice de polarizao e absoro.


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2.1.1 ndice de Polarizao e Absoro

ndice de polarizao a razo entre o valor da resistncia de isolamento para 10

min. e o valor da resistncia para um min. Este ndice auxilia na verificao da situao do

motor ensaiado, ou seja, se o mesmo est limpo ou sujo. ndice de absoro a razo entre o

valor da resistncia de isolamento para um min. e o valor da resistncia para 30 segundos.

Este indica se o motor est seco ou mido. Cada motor possui uma curva da variao da

resistncia em funo do tempo quando aplicada uma tenso, curva que padronizada e deve

ser respeitada. O ndice de polarizao e absoro indicativo da inclinao desta curva.

Figura 1 Variao da resistncia de isolamento com o tempo para enrolamentos classe B

A resistncia de isolamento de um enrolamento aumenta, normalmente, com a

durao de aplicao da tenso contnua de ensaio. O aumento geralmente rpido no incio

Fonte: NBR 5383-1, 2002


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da aplicao da tenso e as leituras gradualmente se aproximam de um valor praticamente

constante, na medida em que o tempo decorre.

O valor da resistncia para um minuto til para avaliar o estado da isolao

quando comparaes so feitas com dados anteriores e posteriores, obtidos de modo

semelhante. Em um motor com enrolamento seco e limpo um valor praticamente constante de

resistncia de isolamento alcanado num intervalo de tempo entre 10 e 15 minutos, e esta

a razo do ndice de polarizao utilizar a relao de 10 min. e um min. Caso o enrolamento

esteja mido ou sujo, este valor geralmente alcanado em um minuto ou dois minutos aps a

tenso de ensaio ser aplicada. A seguir, apresentada a equao para clculo do ndice de

polarizao e ndice de absoro, que a relao da resistncia medida em 10 minutos e a

resistncia medida em um minuto e a relao da resistncia medida em um minuto e aresistncia medida em 30 segundos, respectivamente:

Onde:

Ip o ndice de polarizao; Ia o ndice de absoro;

R10 min a resistncia de isolamento medida no instante 10 minutos;

R1 min a resistncia de isolamento medida no instante um minuto;

R30seg a resistncia de isolamento medida no instante 30 segundos.

A seguir apresentado o quadro com a caracterstica de um motor de induo

trifsico baseado em sue ndice de polarizao.

min1

min10

R

RIp=

segR

RIa

30

min1=


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NDICE DE POLARIZAOENTRE 0,0 1,0 PERIGOSO

ENTRE 1,0 1,5 POBREENTRE 1,5 2,0 QUESTIONVEL

ENTRE 2,0 3,0 CONFIVEL

ENTRE 3,0 4,0 BOM

MAIOR QUE 4,0 --- EXCELENTE

Quadro 1 ndice de Polarizao

A seguir, apresentado o quadro com a caracterstica de um motor de induo

trifsico baseado em sue ndice de absoro.

NDICE DE ABSOROENTRE 0,00 1,00 PERIGOSO

ENTRE 1,00 1,10 POBRE

ENTRE 1,10 1,25 QUESTIONVEL

ENTRE 1,25 1,40 CONFIVEL

ENTRE 1,40 1,60 BOM

MAIOR QUE 1,60 --- EXCELENTE

Quadro 2 ndice de Absoro

2.1.2 Classe de Isolamento e Temperatura

A resistncia de isolamento na maioria dos materiais varia inversamente com a

temperatura, sendo que o limite da mesma depende do tipo de material empregado. Para fins

de normalizao, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento so agrupados em classe

de isolamento. As classes so: A (105 C), E (120 C), B (130 C), F (155 C) e H (180 C),

conforme a Norma Brasileira Regulamentadora (NBR) 7094, 2000.

Fonte: NBR 5383-1, 2002

Fonte:NBR 5383-1, 2002


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A temperatura ambiente para ensaio de no mximo 40 C conforme a norma e

acima disso, as condies so consideradas especiais. A melhor forma de se medir a

temperatura nos enrolamentos de um motor pelo mtodo da resistncia. Com sensores de

temperatura no se sabe se o ponto de medio o mais quente, pois a temperatura varia de

um ponto a outro. Se o valor de temperatura desejada no necessita ser totalmente preciso, o

uso de um sensor suficiente. Quando so realizados ensaios e h a necessidade de

comparao da resistncia de isolamento, preciso fazer a correo de temperatura para 40

C. A norma NBR 5383-1, 2002, contm a tabela de converso de temperatura.


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3 ESPECIFICAES TCNICAS PRELIMINARES

Os itens a seguir apresentam a viso geral, a descrio funcional de cada bloco, o

dimensionamento e o memorial de clculo, bem como a programao para o desenvolvimento

do projeto.

3.1 VISO GERAL DO PROJETO

Na figura 2 apresentado o diagrama em blocos do projeto proposto.

Figura 2 Diagrama em blocosFonte: prpria, 2008


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O sinal de temperatura coletado analgico. Este sinal de tenso amplificado

para valores de zero a cinco V e enviado para uma entrada analgica do microcontrolador. A

corrente consumida pelo motor medida em uma faixa de zero a 1000 A e a converte em

uma tenso de zero a um V, proporcionalmente. Esta tenso amplificada para valores de

zero a cinco V e enviada para outra entrada analgica do microcontrolador. A medio de

tenso feita com a utilizao de um transformador de potencial de entrada 500 VCAe sada

5 VCA. Esta tenso retificada e enviada a uma entrada analgica do microcontrolador. A

velocidade medida em RPM, captada e transmitida atravs de pulsos em nvel TTL para

uma entrada digital do microcontrolador. Para a obteno da resistncia de isolamento o

microcontrolador aciona uma fonte de 500 VCC que aplica esta tenso no motor. A resistncia

de isolamento calculada a partir dos valores de tenso medidos em resistncias padro,utilizadas em um circuito divisor de tenso. Todas as grandezas medidas so mostradas num

display de cristal lquido (LCD). Para o acesso do operador a algumas opes do

equipamento, so disponibilizados botes de pulso e tambm de reteno.

3.2 DESCRIO FUNCIONAL DOS BLOCOS

A funo de cada bloco apresentado na figura 2 descrita a seguir.

3.2.1 Bloco 1 Motor

o motor de induo trifsico que ser ensaiado.


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3.2.2 Bloco 2 Grandezas Medidas

As cinco grandezas medidas neste bloco so descritas a seguir.

Temperatura: o circuito amplifica o sinal de tenso gerado pelo LM35. Este C.I. gera uma

f.e.m. de 10 mV/C, medindo temperaturas de 55 C at 150 C . O comportamento do

LM35 linear em todas as faixas de temperatura, portanto o microcontrolador possui um

algoritmo para converso de mV para C. O circuito projetado para valores de

temperatura de zero a 150 C. A sada deste circuito fornece valores de tenso de zero a

cinco VCC, necessrios ao microcontrolador;

Corrente: um circuito que amplifica e retifica tenso. Recebe de uma garra de corrente

um sinal de tenso de zero a um V e amplifica-o para sinais de zero a cinco VCC. O

comportamento da garra de corrente linear, portanto, a sada de tenso do circuito

tambm linear. O sinal recebido e gerado pela garra analgico e alternado, sendo

necessrio retific-lo porque a entrada analgica do microcontrolador s recebe sinais

contnuos;

Tenso: o circuito responsvel por medir a tenso de uma linha e fase. possvel medir

qualquer rede em at 500 VCA, no somente a tenso do motor. Para que sejam feitas as

medies, este circuito utiliza um transformador de potencial que reduz o nvel de tenso

de 500 V para cinco V. A tenso de sada pode variar de zero a cinco V CC,

proporcionalmente entrada de zero a 500 V e compatveis com a entrada analgica do

microcontrolador;

Velocidade: para definir-se a velocidade de um motor, so contados os nmeros de pulsos

de tenso enviados por um fototransistor polarizado por um fotodiodo. O circuito deste

bloco recebe os pulsos emitidos pelo fototransistor e os transmite para uma entrada digital

do microcontrolador. Cada volta do eixo do motor corresponde a um pulso;

Resistncia de Isolamento: este bloco coleta a tenso no resistor divisor de tenso (ver

item 3.3.6), valores de zero a cinco VCC,enviando este sinal a uma entrada analgica do

microcontrolador. Este valor de tenso fundamental para o clculo da resistncia de

isolamento. Baseado neste valor de tenso e conhecendo esta resistncia padro, o


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microcontrolador calcular a resistncia de isolamento baseada tambm no valor de tenso

aplicada no motor ensaiado.

3.2.3 Bloco 3 Processamento e Controle

Este bloco constitudo por quatro circuitos, descritos a seguir.

Microcontrolador: onde todos os sinais recebidos, dos blocos j citados, so processados.

Todo o controle do equipamento realizado neste circuito. O microcontrolador responsvel pelos clculos da resistncia de isolamento, da corrente eltrica, da potncia

consumida, da tenso medida, da velocidade do motor e da temperatura medida e tambm,

pelo diagnstico das condies do motor, ndice de polarizao e ndice de absoro.

Envia, ainda, todos estes valores calculados a um display para que possam ser

visualizados. Os sinais dos botes que transmitem os comandos do operador tambm so

recebidos por ele;

Fonte de 500 VCC: gera a tenso a ser aplicada ao motor de induo para que seja feito o

ensaio de resistncia de isolamento. A fonte somente aplica os 500 V CCquando solicitado

pelo microcontrolador;

Teclado: neste que o operador envia o comando para ligar o equipamento e iniciar os

testes. Envia sinais digitais de nvel TTL para o microcontrolador;

Display: permite a visualizao das variveis medidas e do diagnstico gerado. Ou seja,

a interface grfica com o operador e recebe sinais digitais do microcontrolador. O display

utilizado do tipo LCD que possui quatro linhas e 16 colunas.

3.3 DIMENSIONAMENTO E MEMORIAL DE CLCULO

A constituio dos circuitos que compem os blocos j apresentados detalhada a

seguir.


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3.3.1 Circuito de Medio de Temperatura

O circuito que realizar a medio de temperatura ambiente ou de qualquer

superfcie at 150 C mostrado na figura 3.

Figura 3 Circuito medidor de temperatura

O LM35 o responsvel pela transduo de temperatura em sinal de tenso. Foi

utilizado devido o sinal de sada j ser linearizado. O sinal amplificado pelo LM324 para

poder ser utilizado com maior preciso pelo microcontrolador PIC que far o processamento

do sinal. O LM324 utilizado, pois possui quatro Amplificadores Operacionais (AmpOp)

integrados que sero usados no projeto. A seguir, calcula-se o ganho destes AmpOp.

k

kAv

1

4,21+=

4,3=Av

Fonte: prpria, 2008


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O LM35 mede at 150 C gerando um valor de tenso de 1,5 V, respectivamente.

Amplificando este sinal em 3,4 vezes, resultar um valor de 5,1 V, que o valor mximo de

leitura do microcontrolador PIC. O diodo Zener serve como garantia de que a tenso na

entrada do PIC no ser superior a cinco VCC.

3.3.2 Circuito de Medio de Corrente Eltrica

Para a medio da corrente consumida por um motor de at 100 CV emfuncionamento, utilizado o circuito da figura 4.

Figura 4 Circuito medidor de corrente eltrica

A maior corrente consumida por um motor trifsico de 100 CV na energizao

em 220 V, com um consumo de 250 A. O responsvel pela transduo da corrente em valores

de tenso uma garra de corrente, muito acessvel comercialmente, que gera um mV/A. O

sinal amplificado para valores maiores que podem ser medidos com multmetros

convencionais. A amplificao feita para valores de at cinco VCCcom um diodo Zener na

Fonte: prpria, 2008


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sada, garantindo que no haver mais do que cinco VCC. O circuito possui uma chave

seletora, pois se for gerado um sinal de zero a cinco VCCproporcional a uma corrente de zero

a 250 A, a medio de valores de corrente menores do que 50 A seria feita com pouca

preciso. Esta seleo altera o ganho do amplificador, que calculo da seguinte maneira:

1) Com a chave em 20 k(para correntes de at 250 A):

k

kAv

1

201+=

21=Av

2) Com a chave em 500 k(para correntes de at 10 A):

k

kAv

1

5001+=

501=Av

3.3.3 Circuito de Medio de Tenso

Para se medir tenso entre dois pontos, o PIC recebe o sinal dos terminais B3 e B4

da figura 5 a seguir.

Figura 5 Circuito medidor de tenso

Fonte: prpria, 2008


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Este circuito capaz de medir tenses de at 500 VCA. As pontas de provas so

conectadas nos terminais B1 e B2 do transformador com relao 500:5. Qualquer valor de

tenso medido de at 500 VCA transformado em um valor de tenso de zero a cinco V, que retificada pela ponte de diodos, filtrada pelo capacitor e enviada para uma entrada analgica

do PIC. O diodo Zener garante a no ultrapassagem de cinco VCC.

3.3.4 Circuito de Medio de Velocidade

A velocidade do motor testado ser medida em RPM. Uma entrada digital do

microcontrolador PIC receber pulsos de cinco VCC como referncia de rotao. O circuito

que gera estes pulsos apresentado a seguir.

Figura 6 Circuito medidor de velocidade

O fototransistor L14G1 polarizado pela luz emitida por um LED. A cada voltadada pelo eixo do motor, o PIC recebe um pulso indicando esta volta. O clculo da velocidade

do motor feito pelo microcontrolador PIC.

Fonte: prpria, 2008


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3.3.5 Fonte de Alimentao de 500 VCC

O circuito que gera a tenso de 500 VCC a ser aplicada ao motor de induo

trifsico apresentado na figura 7.

Figura 7 Fonte de alimentao de 500 VCC

O transformador utilizado possui entrada 5 + 5 V e sada 500 V. O circuito

apresentado funciona como um oscilador de cinco VCCem uma freqncia de 66,5 Hz. Cada

transistor BD140 e 2N2907 chaveado nesta freqncia e aps serem polarizados, alimentamas bobinas de entrada do transformador alternadamente. A seguir, apresentado o clculo da

freqncia de chaveamento:

CRf

.

1=

63 10.10).3347010.1(

1

++=f Hzf 5,66=

Fonte: prpria, 2008


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A tenso de 500 V gerada retificada por uma ponte de diodos e filtrada pelo

capacitor de 10 F.

3.3.6 Circuito de Medio da Resistncia de Isolamento

Aplicando 500 VCCentre bobinas ou entre bobina e carcaa do motor, o circuito

apresentado a seguir mostra como feito o clculo da resistncia de isolamento (Rm).

Figura 8 Circuito medidor da resistncia de isolamento

A resistncia de isolamento calculada baseada na tenso nos resistores Re1, Re2

e Re3, de 10 k, 200 kou 5 Mrespectivamente, apresentados na figura 8. Estes resistores

esto em srie com a resistncia de isolamento do motor. As trs chaves existentes, RL1, RL2

e RL3 so a seleo da escala de resistncia a ser medida. Estas chaves so contatos de trsrels respectivamente. Comutando RL1 podero ser medidas resistncias de isolamento de um

M at 20 M e comutando RL2 medir-se-o resistncias de 20 M at 500 M.

Selecionando RL3 poder ser medido de 500 Mat 10 G. O diodo Zener usado como

proteo para que no se obtenha mais do que cinco VCCna sada.

A seguir, apresentam-se os clculos da resistncia de isolamento:

Fonte: prpria, 2008


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30

)(.Re

me

e

RR

RVV

+=

O valor da resistncia de isolamento (Rm) varia de acordo com o motor ensaiado

e por este motivo, tem-se trs escalas de medio.

A seguir, so apresentados exemplos de clculo do ganho de tenso no resistor Re.

1. Na seleo RL1 (medio de 1 Mat 20 M)

Se, = MRm 20 )2010(

10.500Re

Mk

kV

+= mVV 87,249Re =

Se, = MRm 1 )110(

10.500ReMk

kV

+= VV 95,4Re =

2. Na seleo RL2 (medio de 20 Mat 500 M):

Se, = MRm 500 )500200(

200.500Re

Mk

kV

+= mVV 200Re =

Se, = MRm 20

)20200(

200.500Re

Mk

kV

+

= VV 95,4Re =

3. Na seleo RL3 (medio de 500 Mat 10 G)

Se, = GRm 10 )105(

5.500Re

GM

MV

+= mVV 9,249Re =

Se, = MRm 500 )5005(

5.500Re

MM

MV

+= VV 95,4Re =

Este valor de 5 V na sada intencional, pois o valor mximo aceitvel pela

entrada analgica do PIC e tambm o valor mximo de cada escala.


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31

3.4 PROGRAMAO

Neste item sero apresentados os mtodos, as ferramentas e o cronograma deimplementao do projeto.

3.4.1 Descrio Geral

O programa realizado para controlar os hardwares, processar os dados recebidos e

fazer a interface grfica com o operador estar embarcado no microcontrolador PIC18F452.

Chamado defirmware, este implementado em linguagem de programao C. A ferramenta

de programao e compilao o software PCW Compiler V3.31 e como ferramenta de

auxlio, o softwareBorland C++ Builder V5.0.Para a gravao do PIC utilizado o Icprog

V1.05C e o WinPic800.

O objetivo do microcontrolador receber os dados provenientes dos circuitos

mencionados anteriormente, por suas portas digitais e analgicas e process-los. No

microcontrolador implementado um algoritmo que calcular os valores de temperatura,

tenso, corrente, resistncia de isolamento e todas as demais variveis controladas, pois este

microcontrolador recebe sinais digitais e analgicos de tenso e o importante para o operador

do equipamento saber o valor da grandeza medida. O microcontrolador responsvel

tambm por toda a interface dos circuitos existentes, ou seja, a comunicao entre os blocos.

O display grfico que faz a interface com o operador tambm manipulado pelo

microcontrolador.A figura a seguir apresenta o fluxograma de funcionamento do equipamento.


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32

Figura 9 Fluxograma de funcionamento

Fonte: prpria, 2008


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33

3.4.2 Planejamento

As atividades a serem desenvolvidas esto dispostas no cronograma apresentado

no quadro a seguir.

Quadro 3 Cronograma

O equipamento possui uma interface com o operador composta das quatro telas,

apresentadas a seguir (os valores indicados so meramente demonstrativos).

Figura 10 Tela 1, 2, 3 e tela de diagnstico do display

Fonte: prpria, 2008

Fonte: prpria, 2008


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34

4 IMPLEMENTAO

Os itens a seguir descrevem os procedimentos de montagem, testes e configurao

de software ehardware.

4.1 DESCRIO DA MONTAGEM

O procedimento de montagem dos circuitos eltricos se iniciou em umprotoboard

e, depois de obtido o funcionamento desejado, os mesmos foram montados em uma placauniversal. Cada circuito, j descrito anteriormente, foi montado separadamente um do outro.

O circuito responsvel pelo processamento e controle foi montado, inicialmente, j em uma

placa de circuito impresso e no em protoboard, devido sensibilidade e complexidade do

circuito, principalmente na conexo do LCD. Este, para ser testado, deve estar com todas as

conexes adequadas e um protoboard no oferece esta garantia. Durante os testes, a maior

dificuldade foi obter os sinais idnticos aos calculados e desejados, pois componentes

eletrnicos comerciais no possuem valores idnticos aos calculados. Outra dificuldade foi aescolha do AmpOp a ser utilizado. Vrios amplificadores operacionais foram testados, mas o

LM324 ofereceu o melhor desempenho.

4.2 TESTES, MEDIES E CONFIGURAES

Como j mencionado, cada circuito foi montado separadamente, facilitando ostestes e a localizao de problemas.


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35

4.2.1 Circuitos de Medio (Hardware)

As medies dos sinais resultantes de cada placa de circuito impresso montada

foram feitas com instrumentos calibrados e com certificao dos rgos nacionais

responsveis. O primeiro teste realizado foi a verificao dos valores de cada componente

utilizado. Todos os componentes foram medidos e, tambm, foram conferidas as descries

impressas em sua superfcie. A seqncia de testes e medies descrita a seguir.

Circuito de medio de temperatura

O quadro a seguir apresenta a relao entre a temperatura medida com um

instrumento de medio certificado e a tenso gerada pelo circuito amplificador. Esta tenso

a utilizada pelo microcontrolador para o clculo da temperatura a ser indicada no LCD.

Temperatura medida com

instrumento certificado [C]

Sinal de sada no

AmpOp [V]

22 0,7032 0,96

33 1,04

43 1,32

52 1,58

70 1,97130 3,17

Quadro 4 Relao entre temperatura e tenso gerada

A figura a seguir apresenta a curva desta relao e tambm a equao respectiva,

onde no eixo x tem-se o sinal de tenso gerado e no y, a temperatura calculada. Esta

equao est implementada no microcontrolador.

Fonte: prpria, 2008


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36

TEMPERATURA X TENSO

223233

70

130

5243

y = 5,5701x2+ 21,975x + 4,4142

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

TENSO (V)

TEMP.(C)

Figura 11 Grfico da temperatura versustenso gerada

Circuito de medio de corrente eltrica com resistor de ganho de 22 k

O quadro a seguir apresenta a relao entre a corrente eltrica medida com um

instrumento de medio certificado e a tenso gerada pelo circuito amplificador. Esta tenso

tambm utilizada pelo microcontrolador para o clculo da corrente eltrica a ser indicada no

display.

Fonte: prpria, 2008


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37

Corrente eltrica medida com

instrumento certificado [A]

Sinal de sada no

AmpOp [V]

13,0 0,233

13,8 0,254

22,5 0,476

27,3 0,591

35,0 0,705

41,4 0,776

55,4 0,928

68,1 1,06383,1 1,224

98,0 1,380

115,4 1,558

129,2 1,650

139,5 1,701

141,0 1,709

155,4 1,765

166,1 1,799

180,4 1,837193,0 1,864

202,0 1,875

Quadro 5 Relao entre corrente eltrica e tenso gerada 1 ganho


onde no eixo x tem-se o sinal de tenso gerado e no y,a corrente eltrica calculada. Esta

equao est implementada no microcontrolador.

Fonte: prpria, 2008


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38

CORRENTE X TENSO

1313,822,5 27,3

3541,4

55,468,1

83,198

115,4129,2139,5141

155,4166,1180,4193202

y = 159,62x5- 729,81x

4+ 1215,2x

3- 865,18x

2+ 307,84x - 25,373

0

50

100

150

200

250

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000

TENSO (V)

CORRENTE(A

Figura 12 Grfico da corrente eltrica versustenso gerada 1 ganho

Circuito de medio de corrente eltrica com resistor de ganho de 510 k

O quadro a seguir apresenta a relao entre a corrente eltrica medida com uminstrumento de medio certificado e a tenso gerada pelo circuito amplificador. Esta tenso

tambm utilizada pelo microcontrolador para o clculo da corrente eltrica a ser indicada no

display.

Fonte: prpria, 2008


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39

Corrente eltrica medida com

instrumento certificado [A]Sinal de sada [V]

1,0 0,117

1,4 0,320

2,5 0,755

3,7 1,027

4,3 1,167

6,2 1,565

6,9 1,639

7,7 1,7158,2 1,746

8,8 1,786

9,5 1,821

10,3 1,856

11,5 1,896

12,2 1,916

13,5 1,948

14,5 1,966

15,5 1,98516,7 2,000

17,4 2,012

18,5 2,025

19,5 2,036

20,2 2,042

Quadro 6 Relao entre corrente eltrica e tenso gerada 2 ganho


onde no eixo x tem-se o sinal de tenso gerado e no eixo y, a corrente eltrica calculada.

Esta equao est implementada no microcontrolador.

Fonte: prpria, 2008


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40

CORRENTE X TENSO

1 1,42,5

3,7 4,3

6,26,9

7,78,28,89,510,311,5

13,514,515,516,717,418,519,520,2

12,2

y = 14,787x6- 82,94x5+ 178,8x4- 184,6x3+ 93,93x2- 18,748x + 2,1828

0

5

10

15

20

25

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

TENSO (V)

CORRENTE(A

Figura 13 Grfico da corrente eltrica versustenso gerada 2 ganho

Circuito de medio de tenso

O quadro a seguir apresenta a relao entre a tenso de linha medida com um

instrumento de medio certificado e a tenso gerada pelo circuito rebaixador. Esta tenso

utilizada pelo microcontrolador para o clculo da corrente eltrica a ser indicada no display.

Fonte: prpria, 2008


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41

Tenso medida com instrumento

certificado [VCA

]

Sinal de sada no

transformador [V]

30,0 0,2596

35,3 0,2574

40,1 0,2570

45,0 0,2582

50,0 0,2623

55,1 0,2720

60,0 0,2860

65,0 0,309470,1 0,3420

75,0 0,3830

80,1 0,4330

85,0 0,4840

90,8 0,5500

95,5 0,6100

100,2 0,6700

105,1 0,7320

110,0 0,7990115,0 0,8630

120,0 0,9290

125,2 0,9980

130,0 1,0690

135,0 1,1350

140,0 1,2060

145,0 1,2800

150,1 1,3540

155,5 1,4300160,0 1,4900

165,2 1,5730

170,1 1,6430

175,3 1,7200

180,6 1,7970

185,4 1,8700


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42

Tenso medida com instrumento

certificado [VCA]

Sinal de sada no

transformador [V]

190,0 1,936195,2 2,000

201,0 2,085

205,0 2,158

210,0 2,228

215,0 2,300

220,0 2,383

225,0 2,500

230,0 2,506

235,0 2,606

240,0 2,670

245,0 2,744

250,0 2,811

255,0 2,890

260,0 2,968

265,0 3,040

270,0 3,115

275,0 3,190280,0 3,258

282,0 3,270

Quadro 7 Relao entre tenso medida e tenso rebaixada


onde no eixo x tem-se o sinal de tenso rebaixado e no y, a tenso calculada. Estaequao est implementada no microcontrolador.

Fonte: prpria, 2008


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43

TENSO MEDIDA X TENSO

3035,340,145

5055,1606570,175

80,18590,895,5

100,2105,1110115

120125,2130135

140145150,1155,5

165,2170,1175,3180,6

185,4190195,2201

205210215220

225230235240

245250255260

265270275280282

160

y = -6,9695x

6

+ 79,337x

5

- 356,13x

4

+ 799,15x

3

- 935,87x

2

+ 606,5x - 61,579

0

50

100

150

200

250

300

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000

TENSO (V)

TENSOM

EDIDA

(V)

Figura 14 Grfico da tenso medida versustenso rebaixada

Circuito de medio de velocidadeO quadro a seguir mostra os nveis de tenso gerados pelo gerador de pulso por

rotao do eixo do motor eltrico. A cada volta completa do eixo do motor um pulso

enviado para uma entrada digital do microcontrolador.

Emisso de luz Com obstculo Sinal de Sada [VCC]

Sim Sim 5

Sim No 0

Quadro 8 Contador de rotao

Fonte: prpria, 2008

Fonte: prpria, 2008


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44

Circuito da fonte de alimentao de 500 VCC

No quadro apresentado a seguir exibida a relao de transformao da tenso de

5 Vcc para 500 Vcc.

Tenso de

alimentao do

circuito [VCC]

Tenso de entrada

no transformador

[VCA]

Tenso de

sada no

transformador

[VCA]

Tenso de

sada da fonte

[VCC]

5 5 500 500

Quadro 9 Relao da Fonte de 500 VCC

Circuito de medio da resistncia de isolamento

O quadro apresentado a seguir contm a relao da resistncia de isolamento (Rm)

e a tenso gerada no resistor padro (Re). So mostrados somente os valores mximos e

mnimos nas trs escalas. Os valores intermedirios podem ser calculados pela equao

apresentada no item 3.3.6. Esta equao est implementada no microcontrolador.

Tenso aplicada

no motor [Vcc]

Resistncia de

isolamento medida

com instrumento

certificado [M]

Resistor

Padro Re

[k]

Tenso no

Resistor

Padro [Vcc]

500 1 10 4,9505

500 20 10 0,2499500 20 200 4,9505

500 500 200 0,2000

500 500 5000 4,9505

500 10000 5000 0,2499

Quadro 10 Relao entre Resistncia de Isolamento Medida e Tenso Gerada no Resistor Padro

Fonte: prpria, 2008

Fonte: prpria, 2008


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4.3 CDIGO FONTE

O cdigo fonte implementado neste projeto possui a estrutura apresentada aseguir.

INCLUSO DAS BIBLIOTECAS

Define todas as bibliotecas utilizadas no programa.

OPES DO LCD

Define os pinos de dados e controle do displayLCD de 4 linhas e 16 colunas.

DECLARAO DAS FUNES E DEFINIES

Foram declaradas as funes que so chamadas durante o ciclo do programa. tambm a

parte do programa onde feita a definio de algumas variveis.

DECLARAO DAS FUNES PARA O LCD

a parte do programa em que so somente declaradas as funes para manipulao do LCD.

VARIVEIS GLOBAIS

Nesta parte so declaradas todas as variveis globais do programa (Ex.: int, char, float...)

ROTINAS DE INTERRUPO

Campo que possui a rotina de interrupo do programa. usada uma interrupo para a

leitura e clculo da velocidade do motor.

PROGRAMA BASE MAIN

Este campo onde est o programa base, onde so chamadas as demais funes, interrupes.

Esta parte trabalha em um ciclo ininterrupto, exceto quando h um comando, do operador,

para parar.


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FUNES

Tela Inicial

Esta funo chamada somente quando o equipamento ligado ou reiniciado. uma tela de

apresentao do projeto.

Tela 1

a funo que l, calcula e manipula todas as variveis que so apresentadas na tela 1.

Tela 2


Tela 3


Tela 4


LCD

No item 4 deste tpico so declaradas as funes do LCD e nesta parte onde realmente so

executadas as funes deste display.


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4.4 PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO

Nas figuras a seguir so apresentados os layouts da Placa de Circuito Impresso

(PCI) responsvel pela manipulao das variveis velocidade, tenso, continuidade,

temperatura, corrente eltrica e resistncia de isolamento, ou seja, a placa de todo o circuito

eltrico montado.

Figura 15 Layoutdas trilhas da PCI responsvel pela manipulao de todas variveis medidas

Fonte: prpria, 2008


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Figura 16 Layoutdos componentes eletrnicos da PCI responsvel pela manipulao de todas variveis

medidas

Fonte: prpria, 2008


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4.5 CUSTOS DO PROJETO

As despesas com materiais, mo de obra e servios contratados, so apresentadas

nos quadros a seguir.

4.5.1 Componentes e Materiais

O quadro a seguir contm a quantidade de componentes e os materiais utilizados

em todo o projeto, inclusive em testes, e seus respectivos custos.

Componentes e MateriaisQuantidade

(peas)Preo Unitrio

[R$]Total [R$]

Resistor 33 1 0,01 0,01

Resistor 39 2 0,01 0,02Resistor 470 1 0,01 0,01Resistor 1 k 11 0,01 0,11Resistor 2,4 k 1 0,01 0,01Resistor 10 k 1 0,01 0,01Resistor 20 k 2 0,01 0,02Resistor 100 k 1 0,01 0,01Resistor 500 k 2 0,01 0,02Potencimetro 470 1 1,10 1,10Circuito Integrado LM35 1 0,52 0,52Circuito Integrado LM324 1 0,58 0,58Diodo Zener 5 V 4 0,50 2,00Garra de corrente 1 115,00 115,00Chave seletora de uma posio 4 2,50 10,00Chave seletora de duas posies 1 2,50 2,50Transformador 500/5 V - 10 W 1 5,00 5,00Transformador 5/500 V - 10 W 1 5,00 5,00Diodo retificador 1N4003 8 0,15 1,20Capacitor eletroltico 10 F/50 V 3 0,50 1,50


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50

Componentes e MateriaisQuantidade

(peas)Preo Unitrio

[R$]Total [R$]

Capacitor eletroltico 470 F/50 V 1 0,60 0,60Capacitor eletroltico 1 F/630 V 1 0,40 0,40

Bateria de 12 Vcc 1 30,00 30,00Conjunto fotodiodo - fototransistor 1 1,10 1,10Transistor BD140 2 1,00 2,00Transistor 2N2907 2 2,40 4,80LED vermelho 2 0,30 0,60

Buzzerde cinco V 1 1,20 1,20Placa universal 2 8,00 16,00

Displaygrfico LCD 128 x 64 1 40,00 40,00Microcontrolador PIC 18f452 1 22,00 22,00Cabo banana - banana 2 4,00 8,00Conector banana fmea 2 0,50 1,00Flat cable 1 1,50 1,50Base torneada 40 pinos 1 4,00 4,00Caixa de Acrlico 1 50,00 50,00

Total do Projeto (R$) 327,78

Quadro 11 Despesa com componentes e materiais utilizados no projeto

Fonte: prpria, 2008


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51

4.5.2 Servios Contratados

O custo com mo de obra terceirizada, contratada para a confeco dos

transformadores utilizados no projeto, consta no quadro a seguir.

Descrio QuantidadePreo Unitrio

[R$]Total [R$]

Mo de obra para confeco detransformadores

01 30,00 30,00

Quadro 12 Despesa com servios contratados para o projeto

Fonte: prpria, 2008


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52

5 RESULTADOS

Depois da implementao de cada circuito que compe o equipamento, foram

realizados os testes para a verificao do funcionamento do mesmo. Os resultados obtidos e a

anlise dos mesmos so apresentados a seguir.

5.1 MEDIO DE TEMPERATURA

O proposto no projeto era medir temperaturas de zero a 150 C. O circuito

implementado mede os valores esperados de temperatura.

5.2 MEDIO DE CORRENTE ELTRICA

O equipamento capaz de medir correntes eltricas de zero a 200 A, sendo estes

os valores esperados. Foi necessrio instalar uma chave seletora para duas faixas de medio

de corrente. Na primeira seleo possvel medir correntes de zero a 20 A, valor este acima

do esperado (10 A). Na segunda seleo da chave, possvel medir correntes de 20 at 200 A,

confirmando o funcionamento correto do equipamento.


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53

5.3 MEDIO DE TENSO

Esperava-se que o circuito realizasse de medies de tenso de zero at 500 V. O

objetivo foi alcanado, mas na faixa de zero at 30 V, porm, estas medies no se

apresentaram confiveis, quando comparadas com as medies realizadas com multmetros

certificados. Nesta faixa de valores de tenso, o equipamento apresentou instabilidade. Acima

de 30 V, todas as medies de tenso estavam corretas e confiveis para valores de tenso at

500 V.

5.4 MEDIO DE VELOCIDADE

Motores comerciais, normalmente, no apresentam velocidades acima de 3600

RPM, exceto em aplicaes especiais. Mesmo com estas condies, o equipamento montado

est apto a medir valores muito acima. O mximo valor medido foi de 20.000 RPM e nestacondio, foi empregado um gerador de funes para obter-se uma onda quadrada com nvel

TTL. O mximo valor medido com o tacmetro construdo foi 3600 RPM, pois no havia um

motor de velocidade maior.

5.5 MEDIO DA RESISTNCIA DE ISOLAMENTO

O equipamento desenvolvido foi projetado para medir resistncias de zero a at

10.000 M. Vrios testes foram realizados nas trs escalas implementadas: de zero a 20 M,

de 20 a 500 Me de 500 a 10.000 M. Em todas as escalas, foi aplicada a tenso de 500 VCC

em vrios motores trifsicos, sob condies diversas. A medio da resistncia de isolamento

foi feita entre as bobinas e entre a bobina e carcaa. Todos os valores medidos foram


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54

comparados com medies feitas por meghmetros certificados, nas mesmas condies dos

testes realizados, e apresentaram os valores esperados. Terminados os testes, o equipamento

indicou no displayLCD o diagnstico com o ndice de polarizao, o ndice de absoro e a

caracterstica do motor de acordo com os valores esperados (quadros 1 e 2). Nos itens a

seguir, so apresentados os valores obtidos, com o equipamento desenvolvido, para dois

motores em diferentes condies.

5.5.1 Ensaio no Motor Trifsico 1

Nos quadros 13 e 14 a seguir, so apresentados valores de resistncia de

isolamento do primeiro motor ensaiado sob uma temperatura ambiente de 23 C e seus

respectivos ndices calculados aps 10 minutos de teste.

Instante de

tempo

Resistncia de

isolamento

medida [M]

ndice de

polarizao

ndice de

AbsoroDiagnstico

30 segundos 670

1 minuto 671

10 minutos 665

0,99 1,00Motor sujo e

mido

Quadro 13 Resistncia de isolamento entre bobina e carcaa no motor 1.

Fonte: prpria, 2008


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55

Instante de

tempo

Resistncia de

isolamento

medida [M]

ndice de

polarizao

ndice de

AbsoroDiagnstico

30 segundos 15

1 minuto 16

10 minutos 16


mido

Quadro 14 Resistncia de isolamento entre bobinas no motor 1.

5.5.2 Ensaio no Motor Trifsico 2

Nos quadros 15 e 16 a seguir, so apresentados valores de resistncia de

isolamento do segundo motor ensaiado sob uma temperatura ambiente de 23 C e seusrespectivos ndices calculados aps 10 minutos de teste.

Instante de

tempo

Resistncia de

isolamento

medida [M]

ndice de

polarizao

ndice de

AbsoroDiagnstico

30 segundos 25351 minuto 2527

10 minutos 3965


seco

Quadro 15 Resistncia de isolamento entre bobina e carcaa no motor 2

Fonte: prpria, 2008

Fonte: prpria, 2008


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56

Instante de

tempo

Resistncia de

isolamento

medida [M]

ndice de

polarizao

ndice de

AbsoroDiagnstico

30 segundos 1780

1 minuto 1690

10 minutos 2760


seco

Quadro 16 Resistncia de isolamento entre bobinas no motor 2

Observa-se, portanto, a partir dos resultados apresentados nos quadros 13, 14, 15 e

16, que o equipamento desenvolvido apresenta os valores esperados para a resistncia de

isolamento, independentemente se a medio foi entre as bobinas ou entre a bobina e a

carcaa.

Fonte: prpria, 2008


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6 CONSIDERAES FINAIS

O trabalho realizado teve como objetivo principal diagnosticar as condies de

motores de induo trifsicos de at 100 CV, atravs da medio da resistncia de isolamento.

Por se tratar de um produto porttil para ser usado principalmente em cho de fbrica, o

equipamento capaz de medir outras grandezas tambm. So elas: tenso, corrente eltrica,

potncia consumida, temperatura e velocidade de rotao do motor. Diversas so as formas de

se diagnosticar as condies de um motor eltrico, mas o mtodo da resistncia de isolamento

foi escolhido por ser o mais utilizado em uma indstria. Os valores das grandezas podem ser

visualizados em tempo real em um display e a interface com o operador realizada com o

auxlio de botes instalados na carcaa do equipamento. Os clculos do ndice de absoro e

ndice de polarizao so realizados automaticamente, obtendo-se medies precisas. Os

circuitos eletrnicos foram montados com todas as peas comercializadas em territrio

nacional, no havendo a necessidade de importao. O layout do equipamento foi

desenvolvido seguindo os padres dos equipamentos similares existentes no mercado, para

que no haja rejeio na sua operao. Portanto, este equipamento possui o diferencial demedir vrias grandezas em um mesmo instrumento, porttil, de fcil manuseio e segue as

normas ABNT vigentes.

Um problema a ser melhorado futuramente o alto consumo de energia eltrica

do equipamento, pois necessrio utilizar uma bateria que fornea uma corrente eltrica

acima de 1,3 A. O uso de transformadores muito funcional, mas ocupa um grande espao no

equipamento, limitando a sua compactao. Apesar destas dificuldades, no houve

empecilhos que tornassem o equipamento invivel e impossibilitassem sua confeco. Avantagem dos circuitos montados que estes possuem componentes comerciais, a tecnologia

empregada no seu desenvolvimento a mesma de equipamentos j existentes e apresenta a

mesma eficincia destes, mas com um custo reduzido. um projeto que pode servir como

base para muitos outros, pois motores de induo trifsicos so usados h muitas dcadas e

certamente continuaro a serem usados, necessitando de manuteno e principalmente de

diagnsticos baseados na medio da resistncia de isolamento e seus respectivos ndices.


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REFERNCIAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR5383-1: Mquinas eltricasgirantes. Parte 1: Motores de induo trifsicos Ensaios. Rio de Janeiro, 2002.

FITZGERALD, A. E; KINGSLEY JR., C; KUSKO, A. Mquinas Eltricas: So Paulo: McGrawHill do Brasil, 1975.

TREINAMENTO DE COMANDO E PROTEO DE MOTORES, mdulo 1, 2005, Jaragu do Sul.Treinamentos... Jaragu do Sul: Weg Indstrias S.A., 2005.

KOTINDA, C. H. P. Ensaios de mquinas eltricas. 4 f. Trabalho acadmico (Ensaios de MquinasEltricas) Departamento Acadmico de Eletrotcnica, Universidade Tecnolgica Federal do Paran,Curitiba, 2001.

MARQUES, J. L. B. EEL 7300 Eletrnica Aplicada (Verso 1): Florianpolis, SC,2002.

INVERSOR MULTIUSO. Disponvel em: < http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_26.asp>.Acesso em 14/4/2008.

PIC 18F452. Disponvel em: < http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010296>. Acesso em 20/3/2008.

ALL DATASHEET. Disponvel em: < http://www.alldatasheet.com/>. Acesso em 11/2/2008.

SEMAGE MANUTENO INDUSTRIAL. Resistncia de Isolamento. Curitiba, 2008. 3p.Relatrio Tcnico.


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ANEXOS

Nas figuras a seguir so apresentados os circuitos, desenhados no software Protel, que

compem o equipamento desenvolvido.

Figura 17 Circuito eletrnico da fonte de 500 Vcc

Fonte: prpria, 2008


60/64

60

Figura 18 Circuito eletrnico do microcontrolador PIC 18F452

Fonte: prpria, 2008


61/64

61

Figura 19 Circuito eletrnico do amplificador operacional, displaye ganho de corrente

Fonte: prpria, 2008


62/64

62

Figura 20 Circuito eletrnico fonte de alimentao do equipamento

Figura 21 Circuito eletrnico do tacmetro

Fonte: prpria, 2008

Fonte: prpria, 2008


63/64

63

Figura 22 Circuito eletrnico do medidor de tenso e rel de aplicao de 500 Vcc

Fonte: prpria, 2008


64/64

64

Figura 23 Circuito eletrnico dos rels das trs escalas de resistncia de isolamento

Fonte: prpria, 2008

Documents

Testedeisolamento de Motores