NBR 5052 - Maquina Sincrona - Ensaios

Copyright 1984,ABNTAssociao Brasileirade Normas TcnicasPrinted in Brazil/Impresso no BrasilTodos os direitos reservados

Sede:Rio de JaneiroAv. Treze de Maio, 13 - 28 andarCEP 20003-900 - Caixa Postal 1680Rio de Janeiro - RJTel.: PABX (021) 210 -3122Telex: (021) 34333 ABNT - BREndereo Telegrfico:NORMATCNICA

ABNT-AssociaoBrasileira deNormas Tcnicas

Palavra-chave: Mquina sncrona 70 pginas

Mquina sncrona - EnsaiosNBR 5052JAN 1984

SUMRIO1 Objetivo2 Documentos complementares3 EnsaiosANEXO A - Mtodo da superposioANEXO B - Modelos de formulrios para relatrios de

ensaiosndice alfabtico

1 Objetivo1.1 Esta Norma prescreve os mtodos de ensaio desti-nados a verificar a conformidade de mquinas sncronascom a NBR 5117 e determinar as suas caractersticas.

1.2 Esta Norma abrange as seguintes mquinas:

- geradores, exceto de plos no salientes;

- motores, exceto os de pequena potncia;

- compensadores;

- conversores de freqncia;

- conversores de fase.

2 Documentos complementares

Na aplicao desta Norma necessrio consultar:

NBR 5117 - Mquinas sncronas - Especificao

NBR 5165 - Mquinas de corrente contnua - Ensaiosgerais - Mtodo de ensaio

NBR 5383 - Mquinas eltricas girantes - Mquinasde induo - Determinao das caractersticas - M-todo de ensaio

NBR 5389 - Tcnicas de ensaios eltricos de altatenso - Mtodo de ensaio

IEC 51 - Measuring instruments and their acessories

3 Ensaios

3.1 Resistncia do isolamento

3.1.1 A resistncia do isolamento pode oferecer uma in-dicao til de que a mquina est ou no em condiesadequadas para sofrer os ensaios dieltricos ou outros,e, no caso de instalao nova ou mquina que esteveparada por um certo tempo, que a mquina est em con-dies para o servio. Um valor alto da resistncia do iso-lamento no por si mesmo prova de que a isolao notem rachas ou outros defeitos que possam causar avariasaps a aplicao da tenso, embora no afetem substan-cialmente o valor medido da resistncia do isolamento. muitas vezes til como ensaio peridico de mquinas emservio, para detectar enfraquecimento da isolao, acu-mulao de umidade ou sujeira, o que indicado poruma acentuada reduo no valor medido.

3.1.2 A resistncia do isolamento sujeita a uma larga va-riao com a temperatura, umidade e limpeza das partes.Quando a resistncia do isolamento cai, pode, na maioriados casos de bom projeto e quando no existem defeitos,

Origem: ABNT - MB-470/1982CB-03 - Comit Brasileiro de EletricidadeCE-03:002.02 - Comisso de Estudo de Mquinas SncronasNBR 5052 - Rotating electrical machines - Synchronous machines - Testing -Method of testDescriptors: Electrical machines. Synchronous machines. Rotating machines

Mtodo de ensaio

Licena de uso exclusivo para Petrobrs S/A

Cpia impressa pelo Sistema Target CENWeb

2 NBR 5052/1984

ser levada a um valor apropriado pela limpeza, com umsolvente adequado, se necessrio, e pela secagem.

3.1.3 Se a mquina foi exposta a umidade excessiva, asecagem pode ser feita pela circulao de corrente nosenrolamentos ou por aquecedores, preferivelmente man-tendo-se a temperatura constante em 75C; em nenhumcaso, porm, deve a temperatura exceder a temperaturapara a qual a mquina foi projetada. Se a mquina apre-senta uma resistncia do isolamento muito baixa, acon-selhvel sec-la parada, ou ento girando com uma ve-locidade de rotao nominal e com uma corrente de curto-circuito da armadura no mximo igual corrente nominal.Com a aplicao de calor, a resistncia do isolamentousualmente decrescer rapidamente, porm, logo que oprocesso de secagem fizer efeito, ela crescer, atingindofinalmente um valor aproximadamente constante. A se-cagem deve prosseguir, alm do momento em que a re-sistncia do isolamento comeou a crescer depois deatingir um mnimo, at que se possa assegurar que a es-tabilidade do valor de resistncia do isolamento foi atin-gido.

3.2 Valor mnimo da resistncia do isolamento

3.2.1 difcil prescrever regras fixas para o valor real daresistncia do isolamento de uma mquina, uma vez queela varia com o tipo, tamanho, tenso nominal, qualidadee condies do material isolante usado, mtodo de cons-truo e os antecedentes da isolao da mquina. Consi-dervel dose de bom senso, fruto da experincia, deverser usada para concluir quando uma mquina est ouno apta para o servio. Registros peridicos so teispara esta concluso.

3.2.2 As regras seguintes indicam a ordem de grandezados valores que podem ser esperados em mquina limpae seca, a 40C, quando a tenso de ensaio aplicadadurante 1 min. Valem tanto para enrolamentos de correntecontnua como de corrente alternada, seja para os en-rolamentos das armaduras, seja para os enrolamentosde excitao.

Rm

= mnima resistncia do isolamento recomendada, emmegaohms, obtida somando-se a unidade ao valornumrico da tenso nominal em quilovolts

Se o ensaio feito em temperatura diferente, ser neces-srio corrigir a leitura para 40C, utilizando-se uma curvade variao da resistncia do isolamento em funo datemperatura, levantada com a prpria mquina. Se nose dispe desta curva pode-se empregar a correo apro-ximada, fornecida pela curva da Figura 1; nota-se aquique a resistncia praticamente dobra para cada 10Cque baixa a temperatura da isolao.

3.2.3 Em mquinas novas, muitas vezes podem ser obtidosvalores inferiores, devido presena de solvente nosvernizes isolantes que posteriormente se volatizam du-rante a operao normal. Isto no significa necessaria-mente que a mquina est inapta para o ensaio dieltricoou para a operao, uma vez que a resistncia do iso-lamento ordinariamente se elevar depois de um perodoem servio. Em mquinas velhas, em servio, podem serobtidos freqentemente valores muito maiores. A compa-rao com valores obtidos em ensaios anteriores na

mesma mquina, em condies similares de carga, tem-peratura e umidade, serve como uma melhor indicaodas condies da isolao do que o valor obtido numnico ensaio, sendo considerada suspeita qualquer re-duo grande ou brusca.

3.2.4 O ensaio de resistncia do isolamento deve ordi-nariamente ser realizado com todos os circuitos de igualtenso em relao terra interligados. Se a leitura para oconjunto dos enrolamentos indica um valor anormalmentebaixo, o estado de qualquer um dos enrolamentos podeser verificado pelo ensaio de cada enrolamento sepa-radamente.

3.2.5 A resistncia do isolamento pode ser medida comum instrumento de medida direta, tal como o ohmmetroindicador do tipo gerador, bateria ou eletrnico, ou comuma ponte de resistncia, com um miliampermetro, umvoltmetro e uma fonte de corrente contnua adequada, e,na falta de outro dispositivo para ensaio da isolao, comum voltmetro de alta resistncia e uma fonte de correntecontnua adequada. A medida da resistncia deve sertomada depois que o potencial do ensaio foi aplicado isolao durante 1 minuto, para evitar influncia da va-riao da polarizao do dieltrico. Devem ser tomadasprecaues quando forem usados instrumentos de me-dida direta ou uma fonte de corrente contnua, para que atenso aplicada aos enrolamentos fique adstrita a um va-lor compatvel com o estado da isolao e com a tensonominal do enrolamento a ser ensaiado.

3.2.6 O mtodo do voltmetro baseado na comparaodas correntes que circulam quando uma tenso contnuaconstante sucessivamente aplicada a uma resistnciaconhecida e a mesma resistncia em srie com uma des-conhecida. Na aplicao do mtodo, a resistncia do vol-tmetro a resistncia conhecida. A sensibilidade do ins-trumento tem influncia direta sobre os valores da resis-tncia do isolamento que podem ser medidos com razo-vel preciso. Para os voltmetros comerciais comuns(100 ohms por volt), a aplicao com uma fonte de cor-rente contnua de 500 V deve ficar restrita medio de1 M ou 2 M no mximo. A resistncia mxima quepode ser medida em tenses inferiores a 500 V pro-porcionalmente menor. Para instrumentos de maior sen-sibilidade, o valor mximo de resistncia de isolamentoque pode ser medido aumentado proporcionalmente sensibilidade em ohms por volt. A Figura 2 d o diagramade ligaes. Fazem-se duas leituras de tenso: a primeirada fonte sem a resistncia do isolamento e a segunda co-locando-se a resistncia do isolamento em srie com ovoltmetro.

V = leitura da tenso da fonte

V1 = leitura do voltmetro quando este est em sriecom a resistncia do isolamento

R = resistncia do voltmetro

R1= resistncia do isolamento

ento: R R (V - V )V1

1

1=



NBR 5052/1984 3

Figura 1 - Determinao da resistncia do isolamento



4 NBR 5052/1984

3.3 Ensaio dieltrico

3.3.1 Execuo do ensaio

O ensaio deve ser executado de acordo com a NBR 5389.

3.3.2 Ensaio de mquinas novas e completas

3.3.2.1 As prescries seguintes aplicam-se somente amquinas novas e completas, com todas as partes noseu devido lugar, sob condies equivalentes s condi-es normais de funcionamento.

3.3.2.2 A tenso de ensaio deve ser aplicada entre os en-rolamentos e a carcaa. O ncleo deve ser ligado car-caa e aos enrolamentos no sob ensaio.

3.3.2.3 Quando ambos os terminais de cada fase foremindividualmente acessveis, a tenso de ensaio deve seraplicada a cada fase e carcaa. O ncleo deve ser liga-do carcaa e aos enrolamentos no sob ensaio.

3.3.3 Ensaio em enrolamentos parcialmente substitudos

A parte velha do enrolamento deve ser cuidadosamentelimpa e seca antes do ensaio.

3.3.4 Ensaio em mquinas submetidas a reviso

As mquinas devem ser limpas e secas antes do ensaio.

3.4 Ensaio de resistncia hmica (resistncia dosenrolamentos da armadura e de excitao)

3.4.1 Generalidades

3.4.1.1 As medies de resistncia so usadas para trsfins: para calcular as perdas I2R, para determinar a com-ponente ativa da queda de tenso interna em carga, epara determinar a temperatura dos enrolamentos. Doismtodos so comumente usados para determinar a re-sistncia: o mtodo de tenso e corrente e o mtodo decomparao, no qual a resistncia desconhecida com-parada com uma resistncia conhecida por alguma ponteadequada.

3.4.1.2 Todas as precaues possveis devem ser tomadaspara se obter a temperatura exata do enrolamento quandose mede a resistncia a frio. A temperatura do ar ambienteno deve ser considerada como a temperatura do enro-lamento. A temperatura do enrolamento deve ser tomada

por termmetros localizados em vrios pontos do enro-lamento ou por detectores embutidos, em mquinas comeles equipadas.

3.4.1.3 Se a resistncia de um enrolamento de cobre oude alumnio conhecida numa temperatura t1 ela podeser calculada para qualquer outra temperatura t2, por meioda seguinte frmula:

R = K + tK + t

. R2 21

1

R1 = a resistncia medida na temperatura t1, em grausCelsius

R2 = a resistncia desejada na temperatura t2, emgraus Celsius

Onde:

para o cobre, K = 235

para o alumnio, K = 228

Para os enrolamentos constitudos em parte de fios decobre e em parte de fios de alumnio, deve ser usado umvalor intermedirio da constante K, em proporo s res-pectivas quantidades de cada metal.

3.5 Ensaios de espiras curto-circuitadas deenrolamento de excitao

3.5.1 Objetivo

Estes ensaios tm por objetivo a deteco de bobinas decampo com:

a) espiras em curto-circuito;

b) nmero incorreto de espiras ou;

c) dimenses incorretas do condutor.

3.5.2 Mtodo 1: Queda de tenso, corrente contnua

Este mtodo pode ser utilizado para a deteco de espirascurto-circuitadas somente se as conexes entre as bobi-nas forem acessveis. O ensaio executado fazendo-sepassar uma corrente contnua constante pelo enrolamento

Figura 2 - Medio da resistncia do isolamento - Mtodo do voltmetro



NBR 5052/1984 5

de excitao inteiro. A queda de tenso em cada bobinaou par de bobinas medida por meio de voltmetro. Se avariao destas leituras for superior a 2% da mdia, istopoder constituir indicao da existncia de espiras curto-circuitadas na bobina ou de que parte do enrolamento foienrolada com nmero errado de espiras ou dimensesde condutor erradas.

3.5.3 Mtodo 2: Queda de tenso, corrente alternada

3.5.3.1 Efetua-se um ensaio mais sensvel para a detecode espiras curto-circuitadas, fazendo-se passar correntealternada constante pelo enrolamento de excitaointeiro. Se houver acesso s conexes entre bobinas,dever ser medida queda de tenso em cada bobina oupar de bobinas. A queda de tenso numa bobina comuma espira curto-circuitada ser substancialmente inferior queda de tenso numa bobina s. A queda de tensonuma bobina s, adjacente bobina com uma espiracurto-circuitada, ser ligeiramente inferior queda detenso em outras bobinas ss, devido ao fluxo reduzidona bobina curto-circuitada. A comparao das tensesmedidas permitir a pronta localizao das bobinasdefeituosas.

3.5.3.2 Se as conexes entre bobinas no forem aces-sveis, devero ser medidas a corrente e a queda de ten-so no enrolamento inteiro. A impedncia de um enro-lamento de um circuito nico, no qual existe uma bobinacom uma espira curto-circuitada, ser reduzida a aproxi-madamente (m-1)/m vezes o valor num enrolamento so,sendo m o nmero de bobinas de enrolamento. Este en-saio til para a deteco de uma espira curto-circuitadaexistente na mquina somente em operao. Se variar avelocidade de rotao durante a aplicao de correntealternada, uma descontinuidade nas leituras de correnteou de tenso poder indicar o aparecimento e desapa-recimento de um curto-circuito.

Nota: A sensibilidade deste mtodo de ensaio muito mais baixapara rotores cilndricos, nos quais o enrolamento de ex-citao se acha colocado em ranhuras, especialmentepara rotores de ao macio. A sensibilidade varia na de-pendncia de qual das bobinas possui a espira curto-circuitada. Ensaios de fbrica, nos quais so aplicadoscurto-circuitos temporrios, podero servir de base paraanlise futura, quando se suspeitar de espiras curto-circuitadas. Para mquinas de rotor cilndrico, poderoser preferidos os mtodos 3 e 4.

3.5.4 Mtodo 3: Resistncia sob corrente contnua

3.5.4.1 Neste mtodo, efetua-se uma comparao entre aresistncia do enrolamento de excitao e um valor obtidopreviamente por ensaio ou clculo.

3.5.4.2 Depois de o rotor ter ficado exposto temperaturaambiente durante tempo suficiente para o enrolamentodo rotor inteiro adquiri-la, mede-se a resistncia do enrola-mento de excitao pelo mtodo da ponte dupla. A tempe-ratura do rotor medida por meio de vrios termmetrosou pares termoeltricos localizados em pontos adequa-dos. A resistncia ento corrigida para uma temperaturana qual a resistncia foi determinada previamente pormeio de um ensaio semelhante ou, no caso de uma m-quina nova, por clculo. Se o valor corrigido da resistncia

medida no presente ensaio for significativamente inferiorao valor de referncia, poder haver espiras curto-circuitadas.

3.6 Ensaio de polaridade para bobinas de campo

A polaridade dos plos de campo pode ser verificada pormeio de um pequeno m permanente, montado de modoa poder girar e inverter a sua direo livremente. O enrola-mento de excitao deve ser energizado com 5% a 10%da corrente nominal. O m indica a polaridade pela inver-so da sua direo ao passar de plo para plo. O mdeve ser verificado para certificar-se de que no perdeuo seu magnetismo ou sofreu inverso de polaridade pelofluxo de campo.

3.7 Ensaio de tenso no eixo e isolao de mancal

3.7.1 Generalidades

3.7.1.1 Irregularidades do circuito magntico podem fazeruma pequena quantidade de fluxo enlaar o eixo e assimgerar uma fora eletromotriz entre as suas extremidades.Esta fora eletromotriz pode causar a circulao de umacorrente atravs de eixo, mancais, pedestais dos mancaise carcaa, retornando outra extremidade, a menos queo circuito esteja interrompido por uma isolao.

3.7.1.2 Para os mtodos 1 a 3, a mquina deve ser operada velocidade de rotao nominal e excitada para tensonominal da armadura em vazio, salvo quando forem espe-cificadas outras condies de operao.

3.7.2 Mtodo 1: Atravs da pelcula de leo do mancal,mancais no isolados

Este mtodo requer que as propriedades isolantes dapelcula de leo do mancal sejam adequadas para su-portar a tenso no eixo sem descarga disruptiva. A exis-tncia de tenso ou corrente no eixo pode ser determi-nada, operando-se a mquina com tenso e velocidadede rotao nominais e ligando-se um condutor de baixaresistncia do eixo carcaa em um mancal e um volt-metro de corrente alternada de faixa reduzida (ou umampermetro de corrente alternada de faixa ampla), comterminais de baixa resistncia do eixo carcaa numoutro mancal. A deflexo do aparelho de medio indicaa existncia de tenso que pode produzir correntes noeixo. Se no houver deflexo do aparelho de medio, atenso existente insuficiente ou a pelcula de leo domancal no est atuando como isolante adequado.

3.7.3 Mtodo 2: Atravs da isolao do mancal

Em muitas mquinas um ou mais mancais so isoladospara eliminar correntes no eixo. Nos itens seguintes admi-te-se a isolao localizada entre o mancal e a carcaa.Para verificar, nessas mquinas, a existncia de tensoque poderia produzir corrente no eixo, liga-se um con-dutor de baixa resistncia do eixo ao mancal no isoladopara curto-circuitar a pelcula de leo e um voltmetro decorrente alternada de faixa reduzida (ou um ampermetrode corrente alternada de faixa ampla) entre o eixo e, suces-sivamente, cada mancal isolado. A deflexo do aparelhode medio indica a existncia de tenso que poderiaproduzir corrente no eixo, se no houvesse a isolao domancal.



6 NBR 5052/1984

3.7.4 Mtodo 3: Isolao do mancal

A isolao pode ser ensaiada, ligando-se em paralelo mesma um voltmetro de corrente alternada de faixa re-duzida (ou um ampermetro de corrente alternada de faixaampla). Um condutor de baixa resistncia pode ser ligadodo eixo e cada mancal para curto-circuitar a pelcula deleo. A deflexo do instrumento, neste caso, prova que aefetividade da isolao pelo menos apenas parcial. Seno houver deflexo do instrumento, a isolao est comdefeito ou no h tenso no eixo.

3.7.5 Mtodo 4: Isolao do mancal

Coloca-se uma camada de papel pesado em torno doeixo, a fim de isolar os assentos dos mancais no isolados.O acoplamento das unidades de acionamento ou acio-nadas deve ser desembreado, se no for isolado. Em pa-ralelo com a isolao, ligam-se dois cabos, um do mancalisolado e outro da carcaa, a uma fonte de tenso de110 V - 125 V. Em srie com esta fonte de tenso acham-se ou uma lmpada de filamento adequada para a tensodo circuito ou um voltmetro, cuja escala plena seja deaproximadamente 150 V, e um resistor de 100 a300 . Se o filamento da lmpada no apresentar colo-rao, ou se a leitura do voltmetro no exceder 60 V, aisolao poder ser considerada satisfatria. Pode serutilizado tambm um megger de 500 V. Este muito maissensvel e poder causar a rejeio de uma isolao narealidade adequada para evitar danos causados pelacorrente resultante da baixa tenso no eixo.

3.7.6 Mtodo 5: Isolao dupla

Em algumas mquinas os mancais so providos de duascamadas de isolao com um separador metlico entreelas. O ensaio do mtodo 5 aplicado entre o separadormetlico e a carcaa da mquina. Este ensaio deve serexecutado sobre cada um dos vrios mltiplos trajetosentre o eixo e a carcaa, onde so utilizados mancaisisolados (por exemplo: tubos de termmetros, tubos decontrole para uma turbina hidrulica, selos para hidro-gnio e acoplamento isolado). Este ensaio pode ser efe-tuado com a mquina parada ou em movimento. Ele deveser suplementado por inspeo visual cuidadosa paracertificar-se da inexistncia de possveis trajetos paralelosno providos de isolao.

3.8 Ensaio de seqncia de fases

3.8.1 Generalidades

O ensaio de seqncia de fases feito para verificar aconcordncia das marcaes dos terminais com as queforem especificadas pelo comprador ou pelas normas.Os resultados so utilizados na ligao da linha aos termi-nais da mquina para obter a operao em paralelo cor-reta para geradores, ou o correto sentido de rotao paramotores. A seqncia de fases em mquinas trifsicaspode ser invertida pela troca das ligaes de linha comdois terminais de armadura quaisquer. A seqncia defases em mquinas bifsicas pode ser invertida pela trocade dois terminais de qualquer fase.

3.8.2 Mtodo 1: Indicadores de seqncia de fases

3.8.2.1 A seqncia de fases determinada operando-sea mquina como gerador no sentido de rotao para oqual foi projetada e ligando-se aos seus terminais um in-

dicador de seqncia de fases ou um motor de induo,cujo sentido de rotao para determinada seqncia defases aplicada aos seus terminais conhecido.

3.8.2.2 A Figura 3 um diagrama de um tipo de indicadorde seqncia de fases que consta de enrolamentos co-locados num ncleo de ferro laminado, com uma barrade ao montada no centro. Os terminais da mquina emensaio, seja trifsica ou bifsica, devem ser ligados aosterminais correspondentes do indicador ou motor. O indi-cador mostrado na Figura 3 operar no sentido dos pon-teiros do relgio se a seqncia de fases for 1, 2, 3 e nosentido contrrio ao dos ponteiros do relgio se a se-qncia de fases for 1, 3, 2.

3.8.2.3 A Figura 4 mostra esquematicamente um outro tipode indicador de seqncia de fases sem partes mveis,utilizado para mquinas trifsicas. O indicador utiliza umpequeno capacitor e duas lmpadas non ligados emestrela atravs do circuito trifsico a ser ensaiado. Paraseqncia de fases 1, 2, 3, acender a lmpada ligadaao terminal n 1 e para a seqncia de fases 1, 3, 2, acen-der a lmpada ligada ao terminal n 3. Para a verificaodo indicador, o interruptor da Figura 4 deve ser fechado.Se o indicador estiver operando corretamente, ambas aslmpadas brilharo com a mesma intensidade.

3.8.2.4 Quando for necessrio ligar o indicador de seqn-cia de fases aos terminais da mquina atravs de transfor-madores de potencial, as ligaes destes devero serverificadas cuidadosamente, visto que a inverso de pola-ridade de qualquer enrolamento do transformador modi-ficar as relaes de fase entre as tenses aplicadas aoindicador. Para ligao estrela-estrela, devem ser esco-lhidos determinados terminais dos enrolamentos de alta-tenso dos transformadores de potencial e ligados paraformar o neutro primrio. Os terminais correspondentesdos enrolamentos de baixa tenso devem ser ligados pa-ra formar o neutro secundrio. Se for utilizada ligaotringulo ou tringulo aberto, impor-se-o providnciasanlogas para assegurar seqncia de fases adequadano sistema secundrio. Para quaisquer dos casos pre-cedentes importante conservar a identificao da se-qncia de fases apropriada no sistema secundrio.

3.8.3 Mtodo 2: Indicao por diferena de tenso

Uma verificao conveniente e prtica da seqncia defases de um gerador sncrono, comparada do sistemaao qual ele deve ser ligado, pode ser feita da seguinteforma: ligam-se quatro transformadores de potencial comoindicado na Figura 5 para mquinas trifsicas. neces-srio muito cuidado para manter a polaridade correta dasligaes do transformador. O asterisco (*) mostra osterminais correspondentes dos enrolamentos primrio esecundrio. Por meio desta ligao, a ligao das lm-padas indicadoras efetivamente realizada entre o ge-rador e o sistema atravs de chaves desligadoras abertas.Deve-se levar o gerador at a velocidade de rotao cor-respondente sua tenso nominal e aplicar a excitaocorrespondente a esta. Ao aproximar-se do sincronismo,as lmpadas ligadas aos secundrios dos transforma-dores de potencial se acendero ou apagaro simulta-neamente se o gerador tiver a mesma seqncia de fasesque o sistema, ao passo que elas se apagaro suces-sivamente, se as seqncias de fases forem opostas.



NBR 5052/1984 7

Figura 3 - Indicador de seqncia de fases

Figura 4 - Indicador de seqncia de fases com lmpadas non

Figura 5 - Esquema de ligaes para comparao da seqncia de fase de um gerador com a do sistema pelaindicao de tenso atravs de uma chave desligadora



8 NBR 5052/1984

3.9 Irregularidade da forma de onda - Determinao dofator de interferncia telefnica (FIT)3.9.1 A faixa de freqncia medida deve cobrir todos osharmnicos desde a freqncia nominal at 5000 Hz.

3.9.2 A determinao do FIT deve ser efetuada por umdos dois procedimentos alternativos de 3.9.2.1 a 3.9.2.3.

3.9.2.1 Diretamente por meio de um dispositivo de medioe de um sistema associado, especialmente projetadospara este fim.

3.9.2.2 Anlise da tenso em vazio e clculo do valor eficazponderado mediante a seguinte frmula:

FIT (%) = U100 E E E ... E 12 12 22 22 32 32 n2 n2 + + +

Onde:

En

= valor eficaz do harmnico de ordem n da tensode linha nos terminais da mquina

U = valor eficaz de tenso da linha nos terminaisda mquina

n

= fator de ponderao para a freqncia corres-pondente harmnico de ordem n

3.9.2.3 Os valores numricos do fator de ponderao paraas diferentes freqncias devem ser obtidos na Tabela 1;o grfico da Figura 6 pode ser utilizado para facilitar a in-terpolao.

Freqncia Fator de Freqncia Fator de Freqncia Fator deHz ponderao Hz ponderao Hz ponderao

60 0,0002594 1500 1,61 2940 1,97120 0,00221 1560 1,63 3000 1,97180 0,00333 1620 1,65 3060 1,95240 0,0489 1680 1,67 3120 1,93300 0,111 1740 1,70 3180 1,90360 0,180 1800 1,71 3240 1,87420 0,276 1860 1,72 3300 1,83480 0,379 1920 1,74 3360 1,78540 0,487 1980 1,76 3420 1,73600 0,595 2040 1,79 3480 1,67660 0,711 2100 1,81 3540 1,59720 0,832 2160 1,82 3600 1,51780 0,958 2220 1,84 3720 1,32840 1,08 2280 1,87 3840 1,13900 1,21 2340 1,89 3960 0,950960 1,34 2400 1,90 4080 0,770

1020 1,42 2460 1,91 4200 0,6101080 1,47 2520 1,93 4320 0,4761140 1,49 2580 1,94 4440 0,3651200 1,50 2640 1,95 4560 0,2781260 1,53 2700 1,96 4680 0,2101320 1,55 2760 1,96 4800 0,1581380 1,58 2820 1,97 4920 0,1201440 1,60 2880 1,97

Tabela 1 - Fatores de ponderao

3.8.4 Mtodo 3: Comparao com a tenso do sistema

Este mtodo oferece uma verificao absoluta da seqn-cia de fases de um gerador sncrono em comparaocom a do sistema ao qual se destina a ser ligado. neces-srio que o gerador seja separado do sistema por meiode um disjuntor e devem ser providenciados meios paradesligar o gerador do disjuntor. Um indicador da seqn-cia de fases deve ser ligado ao disjuntor, ao lado do gera-dor, por meio de transformadores de potencial adequa-dos. Deve-se fechar o disjuntor com o gerador desligadoe anotar a indicao do indicador de seqncia de fases.Com o gerador ligado ao disjuntor aberto, deve ser anota-da a indicao do indicador de seqncia de fases, quan-do o gerador for operado na velocidade de rotao no-minal e excitado para tenso normal. Se as duas indica-es de seqncia de fases forem as mesmas, a se-qncia de fases do gerador igual do sistema.

3.8.5 Mtodo 4: Sentido de rotao para motores

No caso de um motor, a seqncia de fases pode ser ve-rificada, pondo-o em movimento por meio da sua fontenormal de alimentao e observando-se o seu sentidode rotao. Se um sentido de rotao incorreto pudercausar danos, o motor deve ser desligado do equipa-mento suscetvel a ser danificado. Em, alguns dados esteequipamento, tal como uma catraca, no pode ser desli-gado. Neste caso deve ser aplicada tenso suficiente-mente baixa para no danificar o equipamento ou empre-gado outro procedimento, como o mtodo 1 ou uma adap-tao do mtodo 2 ou 3.



NBR 5052/1984 9

3.10 Ensaio de sobrevelocidade

3.10.1 Antes de ser realizado um ensaio de sobrevelocida-de, a mquina deve ser cuidadosamente inspecionada,para assegurar que todos os parafusos e partes girantesesto apertados e em boas condies. O rotor deve estarno melhor equilbrio mecnico possvel, antes de ser ini-ciado o ensaio. Todas as precaues devem ser tomadaspara proteger vidas e propriedades em caso de impre-vistos. A velocidade de rotao deve ser lida com um ta-cmetro ou outro dispositivo preciso, indicador de velo-cidade de rotao distncia. O tacmetro deve ser cali-brado com os terminais usados no ensaio e a leitura veri-ficada na velocidade de rotao normal, antes de ser ini-ciado o ensaio. A mquina deve ser cuidadosamenteinspecionada depois do ensaio.

3.10.2 Normalmente o ensaio de sobrevelocidade efe-tuado com a mquina no excitada. Se, contudo, houverexcitao durante o ensaio, ela deve ser reduzida, demodo que a tenso no ultrapasse 105% da tenso nomi-nal.

3.11 Caracterstica em V

3.11.1 As caractersticas em V, so grficos da correnteda armadura em funo da corrente de excitao, paracargas constantes (isto , com fator de potncia varivel).So usualmente levantadas para velocidade de rotaoe tenso nominais. A Figura 7 mostra um conjunto de cur-vas tpicas; cada caracterstica apresenta um definidoem que a corrente da armadura mnima, e que corres-ponde ao fator de potncia unitrio para aquela cargaparticular.

3.11.2 Para levantar a caracterstica em V em vazio, gira-se a mquina como motor sncrono em vazio, sob tensoe freqncia nominais. Comea-se com a corrente mnimada armadura. A corrente de excitao correspondente corrente mnima da armadura numa caracterstica em Vem vazio deve ser igual correspondente tenso no-minal na caracterstica em vazio. Aumenta-se a correntede excitao e l-se a corrente da armadura, a tenso e acorrente de excitao at uma corrente da armadura 50%

Figura 6 - Fatores de ponderao



10 NBR 5052/1984

acima da corrente nominal da mquina. Em mquinascom enrolamentos de excitao projetados para fator depotncia unitrio, isto pode requerer uma corrente deexcitao excessiva. Usualmente a tenso de excitaono deve ser superior a 150% da tenso de excitaocom carga nominal. Reduz-se, ento, a corrente de ex-citao abaixo do valor correspondente corrente mnimada armadura e tomam-se leituras da corrente da arma-dura, da tenso e da corrente de excitao, como ante-riormente, at um valor da corrente de excitao zero,para mquinas de plos salientes.

do gerador para absorver potncia reativa igual potncia fornecida em kVA.

3.13 Perdas e rendimentos

3.13.1 Prescries gerais

3.13.1.1 Os ensaios devem ser executados em mquinasem perfeito estado.

3.13.1.2 Salvo acordo diferente entre fabricante e compra-dor, todos os dispositivos para regulao automtica, queno fazem parte integrante da mquina, devem ser postosfora de operao.

3.13.1.3 Todas as tampas devem ser colocadas como paraoperao normal.

3.13.1.4 Os instrumentos de medio e os seus acessrios,tais como transformadores para instrumentos, derivadorese pontes utilizados nos ensaios, devem, salvo especifi-cao diferente, se de classe de preciso 1,0 ou melhor,de acordo com a Publicao IEC 51, enquanto no vigorarnorma brasileira equivalente. Os instrumentos utilizadospara a determinao de resistncia com corrente contnuadevem ser de classe de preciso 0,5 ou melhor, de acordocom a Publicao IEC 51, enquanto no houver normabrasileira equivalente.

3.13.1.5 Os instrumentos devem ser escolhidos de modoa obterem-se leituras na parte til da escala, de forma talque uma frao de diviso, correspondente pequenaparte da leitura total, possa ser estimada facilmente.

3.13.1.6 Em mquinas com escovas ajustveis, estas de-vem ser colocadas na posio correspondente aos valo-res nominais especificados. Para medio em vazio, asescovas devem ser colocadas no eixo neutro.

3.13.1.7 A velocidade de rotao pode ser medida pormtodo estroboscpico, por meio de contador digital oupor meio de tacmetro. Na medio do escorregamento,a velocidade sncrona deve ser determinada a partir dafreqncia de alimentao durante o ensaio.

3.13.1.8 O rendimento pode ser obtido por meio de medi-o direta ou por meio de medio indireta.

3.13.1.8.1 A medio direta do rendimento deve ser feitamedindo-se diretamente a potncia fornecida pelamquina e a potncia absorvida pela mesma.

3.13.1.8.2 A medio indireta do rendimento deve ser feitamedindo-se as perdas da mquina. Estas perdas sosomadas potncia fornecida pela mquina, dando assima potncia absorvida.

3.13.1.8.3 A medio indireta pode ser executada pelosprocedimentos seguintes:

a) determinao das perdas em separado;b) determinao das perdas totais.

Nota: Os mtodos para determinao do rendimento das m-quinas so baseados em determinadas hipteses, no ,portanto, possvel comparar as perdas obtidas pelo mtododireto com as obtidas pelo mtodo de perdas em separado.

Figura 7 - Conjunto de curvas em V tpicas3.11.3 As caractersticas em V com carga devem ser deter-minadas do mesmo modo que as caractersticas em vazio,mantendo-se constantes, contudo, alm da carga espe-cificada, tambm a tenso da armadura e a velocidadede rotao. Com carga haver, em geral, um valor mnimoda corrente de excitao abaixo do qual a mquina sairde sincronismo. Deve ser evitado aquecimento excessivodos enrolamentos.

3.12 Capacidade dos geradores para absorverpotncia reativa

A capacidade de um gerador para absorver potncia rea-tiva pode ser determinada por um dos seguintes mtodos:

a) o gerador operado como motor sncrono emvazio, com tenso e freqncia nominais, e com aexcitao reduzida a zero. A capacidade do gera-dor para absorver potncia reativa aproxima-damente igual potncia absorvida em kVA;

b) o gerador, com tenso e freqncia nominais, ecom a excitao reduzida a zero, conectado amquinas sncronas sobreexcitadas, operandocomo motores em vazio. A capacidade do geradorpara absorver potncia reativa aproximadamenteigual potncia fornecida em kVA;

c) o gerador ligado a sees de linha de trans-misso de capacidade suficiente para manteraproximadamente a tenso nominal, quando a ex-citao do gerador reduzida a zero. A capacidade



NBR 5052/1984 11

3.13.1.9 As perdas so medidas, em geral, com a mquinasem carga, fazendo-se duas sries de operao, umacom os terminais da armadura em circuito aberto e outracom os referidos terminais em curto-circuito. Durante asoperaes da mesma srie, muitas vezes convenienteobter dados para o traado da caracterstica em vazio eda caracterstica em curto-circuito.

3.13.2 Classes de ensaio para a determinao do rendimento

3.13.2.1 Os ensaios podem ser agrupados em uma dastrs seguintes classes:

a) medio das potncias absorvida e fornecida poruma s mquina: consiste geralmente na medioda potncia mecnica absorvida ou fornecida poruma s mquina;

b) medio das potncias absorvida e fornecida porduas mquinas em oposio (por exemplo, duasmquinas idnticas ou uma mquina em ensaioacoplada a uma mquina calibrada): permiteeliminar a medio da potncia mecnica absor-vida ou fornecida pela mquina;

c) medio das perdas reais de uma mquina emcondies determinadas: estas perdas no cons-tituem geralmente as perdas totais, mas compreen-dem certas perdas particulares. O mtodo pode,contudo, ser utilizado para o clculo das perdastotais ou de determinadas perdas componentes.

3.13.3 Ensaios para medio das perdas e determinao dorendimento

3.13.3.1 Este item tem por fim estabelecer mtodos paradeterminar o rendimento da mquina a partir de ensaios,e tambm prescrever mtodos para se obterem deter-minadas perdas, quando estas forem necessrias paraoutros fins.

3.13.3.2 So os seguintes:

a) ensaio do freio;

b) ensaio da mquina calibrada;

c) ensaio de oposio mecnica;

d) ensaio de oposio eltrica;

e) ensaio com fator de potncia nulo;

f) ensaio de retardamento;

g) ensaio calorimtrico.

3.13.4 Escolhas dos ensaios

A escolha dos ensaios depende da informao desejada,da preciso exigida e do tamanho da mquina na con-siderada. Quando h diversos mtodos disponveis, omtodo preferencial indicado.

3.13.5 Preciso

Quando o rendimento ou as perdas totais so obtidas apartir da potncia absorvida e da potncia fornecida me-didas, qualquer impreciso nessas medies da potnciano melhor de 1%, pode haver nas perdas totais um errode 2% da potncia absorvida total ou um erro de 2% norendimento. Este mtodo apresenta preciso suficienteem mquinas de rendimento relativamente baixo (inferiora aproximadamente 90%), para as quais se torna con-veniente. Alta preciso no rendimento, porm nestas eem outras mquinas, pode ser obtida pelo clculo dasperdas a partir de medio direta.

3.13.6 Mtodos e ensaios preferenciais

3.13.6.1 O mtodo recomendado para a determinao dorendimento o clculo pela adio das perdas.

3.13.6.2 O ensaio recomendado para determinao dasperdas independentes da corrente o ensaio fator depotncia unitrio sob tenso e freqncia nominais.

3.13.7 Determinao do rendimento pelo ensaio do freio

Quando a mquina for operada com velocidade de rota-o, tenso e corrente nominais, o rendimento tomadocomo a relao entre a potncia fornecida e a potnciaabsorvida. No deve ser feita correo de temperaturapara a resistncia do enrolamento.

3.13.8 Determinao do rendimento pelo ensaio commquina calibrada

Quando a mquina for operada com velocidade de rota-o, tenso e corrente nominais, o rendimento tomadocomo a relao entre a potncia fornecida e a potnciaabsorvida. No deve ser feita correo de temperaturapara a resistncia do enrolamento.

3.13.9 Determinao do rendimento pelo ensaio de oposiomecnica

Quando mquinas idnticas forem operadas em condi-es essencialmente iguais, admitem-se perdas comodistribudas igualmente e o rendimento calculado a partirda potncia eltrica absorvida pela mquina que funcionacomo motor e de metade das perdas totais.

3.13.10 Determinao do rendimento pelo mtodo deoposio eltrica

Quando mquinas idnticas forem operadas em con-dies nominais essencialmente iguais, admitem-se asperdas supridas pelo sistema eltrico como distribudasigualmente e o rendimento calculado a partir da potnciaeltrica absorvida pela mquina que funciona como motore de metade das perdas totais.

3.13.11 Determinao do rendimento pelo ensaio de fatorde potncia nulo

Quando a mquina for operada com velocidade de ro-tao, tenso e corrente nominais, as perdas totais sero



12 NBR 5052/1984

equivalentes potncia absorvida durante o ensaio, cor-rigida para a diferena entre as correntes de excitaorespectivamente no ensaio e com carga nominal. Ver3.13.13.3.

3.13.12 Determinao do rendimento pela edio das perdas

No clculo do rendimento admite-se que a soma dasperdas obtidas da seguinte forma equivale s perdas totaisconforme 3.13.12.1 a 3.13.12.4.

3.13.12.1 Perdas no circuito de excitao

3.13.12.1.1 Perdas I Re2 no enrolamento de excitao

So calculadas pela frmula I R,e2 adotando-se para R aresistncia do enrolamento de excitao, corrigida paraa temperatura de referncia, e para I

e o valor da corrente

de excitao correspondente aos valores nominais parti-culares da mquina, medido durante o ensaio em carga,ou calculado quando este ensaio no possvel. Se ovalor for determinado por clculo, o mtodo de clculodeve ser fixado mediante acordo entre fabricante e com-prador.

3.13.12.1.2 Perdas no reostato principal

Estas perdas so calculadas pela frmula I R,e2 onde R a resistncia da parte do reostato em circuito para osvalores nominais considerados e I

e o valor da corrente

de excitao para os valores nominais considerados defi-nidos como em 3.13.12.1.1. So iguais tambm ao produtoIeU da corrente de excitao, correspondente queles

valores nominais particulares, pela tenso U nos terminaisdo reostato.

3.13.12.1.3 Perdas eltricas nas escovas

A soma destas perdas deve ser tomada como o produtoda corrente de excitao, nos valores nominais consi-derados, por uma queda de tenso fixa. A queda de ten-so admitida para todas as escovas de cada polaridade de:

1,0 V para escovas de carbono ou de grafite

0,3 V para escovas de carbono metalizadas

ou seja,

uma queda total de tenso para todas as escovas deambas as polaridades de:

2,0 V para escovas de carbono ou de grafite

0,6 V para escovas de carbono metalizadas

A soma das perdas de 3.13.12.1.1 + 3.13.12.1.2 +3.13.12.1.3 tambm igual ao produto I

eU

e, sendo I

e a

corrente de excitao e Ue a tenso de excitao total.

3.13.12.1.4 Perdas na excitatriz

Nota: O procedimento descrito a seguir aplica-se somente nocaso em que a excitatriz acionada a partir do eixo principale utilizada somente para excitar a mquina sncrona.

a) estas perdas incluem a diferena entre a potnciaabsorvida no eixo da excitatriz e a potncia fornecidapor ela nos seus terminais(1), e as perdas de excitaode excitatriz, se esta ltima mquina possuir excitaoindependente;

b) se a excitatriz puder ser desacoplada da mquina principale ensaiada em separado, a potncia absorvida por elapoder ser medida pelo ensaio da mquina acionadoracalibrada;

c) se a excitatriz no puder ser desacoplada da mquinaprincipal, a potncia absorvida por ela poder ser medidaseja pelo ensaio da mquina acionadora calibrada, sejapelo ensaio de retardamento aplicado ao grupo completo.Nestes dois ensaios, a potncia absorvida pela excitatriz obtida como a diferena entre as perdas totais do grupomedidas sob condies idnticas, primeiro com aexcitatriz em carga, depois com a excitatriz no excitada,sendo a excitao fornecida por fonte independente;

d) se nenhum destes mtodos for aplicvel, as perdasindividuais devem ser determinadas de acordo com aNBR 5165;

e) o mtodo para determinao das perdas no equipamentode auto-excitao e de regulagem, que recebe a suapotncia absorvida das linhas de corrente alternadaligadas aos terminais de mquina, deve ser fixadomediante acordo entre fabricante e comprador.

3.13.12.2 Perdas independentes da corrente

3.13.12.2.1 Ensaio de fator de potncia unitrio sob tensoe freqncia nominal

A soma das perdas independentes da corrente geral-mente determinada operando-se a mquina como motorem vazio. A mquina alimentada com tenso e freqn-cia nominais, de modo a funcionar como motor em vazio.A excitao ajustada de modo que a mquina absorvao mnimo de corrente alternada. A potncia eltrica absor-vida menos as perdas I2R nos enrolamentos primrios e,se cabvel, menos a potncia absorvida pela excitatriz,d a soma das perdas independentes da corrente.

3.13.12.2.2 Ensaio em circuito aberto

A soma das perdas independentes da corrente de5.8.5.2.1 + 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117, as perdasde 5.8.5.2.1 da NBR 5117 e a soma das perdas de5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117 podem ser determi-nadas, acionando-se a mquina na sua velocidade derotao nominal por meio de um motor calibrado. A mqui-na excitada por fonte separada, de modo a trabalharcomo gerador em vazio com tenso igual sua tenso

(1) A potncia fornecida nos terminais da excitatriz igual soma das perdas de 3.13.12.1.1 + 3.13.12.1.2 + 3.13.12.1.3 da mquinaprincipal.



NBR 5052/1984 13

nominal. A potncia absorvida por ela no seu eixo, e quepode ser calculada a partir da potncia absorvida pelomotor calibrado, d a soma das perdas independentesda corrente de 5.8.5.2.1 + 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 daNBR 5117. A soma das perdas de 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3da NBR 5117, obtida de forma idntica, operando-se amquina sem excitao. As perdas no ferro, de 5.8.5.2.1da NBR 5117, so obtidas por subtrao. Em face dopequeno nmero de escovas utilizadas em mquinas sn-cronas, no , geralmente, possvel separar as perdaspor atrito nas escovas da soma das demais perdas in-dependentes da corrente por meio de ensaio com es-covas levantadas.

3.13.12.2.3 Ensaio de retardamento

A soma das perdas independentes da corrente de5.8.5.2.1 + 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117, as perdasde 5.8.5.2.1 da NBR 5117 e a soma das perdas de 5.8.5.2.2+ 5.8.5.2.3 da NBR 5117 podem ser determinadas peloensaio de retardamento.

3.13.12.2.4 Ensaio com fator de potncia unitrio sob tensovarivel

As perdas de 5.8.5.2.1 + 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 daNBR 5117 podem ser separadas, operando-se a mqui-na como motor na freqncia nominal, mas sob diferentestenses. Os valores obtidos, subtraindo-se da potnciaabsorvida as perdas I2R no enrolamento primrio, sopostos em grfico contra o quadrado da tenso. Destaforma, a baixa saturao, obtm-se uma linha reta que,extrapolada at tenso nula, dar a soma das perdas de5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117. Em tenso muito bai-xa, as perdas podem ser elevadas devido a perdas cres-centes nos enrolamentos secundrios com escor-regamento crescente. Na construo da linha reta, estaparte do grfico no deve ser levada em considerao.Pelo procedimento supra-indicado obtm-se a soma dasperdas de 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 e conseqentemente de5.8.5.2.1 da NBR 5117. Se for dada partida mquina,operada como motor, com o enrolamento secundriocurto-circuitado e se as escovas forem levantadas (o que possvel se ao gerador de alimentao for dada partidasimultaneamente com o motor), as perdas por atrito nosmancais e as perdas totais por ventilao so obtidassob tenso nula por extrapolao.

3.13.12.2.5 Ensaio com densidade diferentes de hidrognio

As perdas totais por ventilao podem ser separadas dasperdas por atrito por meio de ensaios a densidade dife-rentes do gs refrigerante, no caso de mquinas resfriadasa hidrognio.

3.13.12.2.6 Ensaio calorimtrico

Em certos casos, as perdas nos mancais podem ser deter-minadas em separado pelo mtodo calorimtrico. Ensaiosde perdas em mancais de escora, possivelmente combi-nados com mancais de guia, em mquinas de eixo verti-cal, devem ser executados somente mediante acordo en-tre fabricante e comprador.

3.13.12.3 Perdas devidas carga

3.13.12.3.1 As perdas I2R nos enrolamentos da armaduraso normalmente medidas durante o ensaio de curto-circuito descrito em 3.13.12.4.

3.13.12.3.2 Quando estas perdas devem ser indicadas emseparado, so calculadas a partir da corrente nominal eda resistncia dos enrolamentos, corrigidas para a tem-peratura de referncia.

3.13.12.4 Perdas suplementares

3.13.12.4.1 Salvo especificao diferentes, as perdas de5.8.5.4.1 + 5.8.5.4.2 da NBR 5117 devem ser deter-minadas por meio de um ensaio de curto-circuito. A mqui-na a ser ensaiada operada na sua velocidade de rotaonominal, com seu enrolamento primrio curto-circuitado;e excitada de modo a que neste circule a corrente nominal.O valor obtido subtraindo-se a soma das perdas mec-nicas de 5.8.5.2.2 + 5.8.5.2.3 da NBR 5117 da potnciaabsorvida no eixo, somado, se cabvel, potncia absor-vida pela excitatriz, representa a soma das perdas devidas carga (5.8.5.3 da NBR 5117) e das perdas suple-mentares de 5.8.5.4 da NBR 5117. Se a reatncia de dis-perso for anormalmente elevada, como no caso de m-quina de alta freqncia, deve tambm ser feita correopara as perdas no ferro. As perdas devidas carga e asperdas suplementares variam em sentidos diferentes emfuno da temperatura. Considera-se a sua soma inde-pendente da temperatura, no se fazendo correo tem-peratura de referncia.

Nota: Reconhece-se que a soma das perdas de 5.8.5.4.1+ 5.8.5.4.2 da NBR 5117, determinadas desta forma, ge-ralmente um pouco mais elevada que as perdas realmenteexistentes na carga nominal.

3.13.12.4.2 A potncia absorvida no eixo da mquina du-rante o ensaio de curto-circuito pode ser medida pelomtodo da mquina acionadora calibrada de 3.13.13.2,ou pelo mtodo de retardamento de 3.13.4.

3.13.13 Descrio dos mtodos para determinao dorendimento

3.13.13.1 Generalidades

3.13.13.1.1 O mtodo mais conveniente para se determinaro rendimento consiste em se medirem separadamenteas perdas. O rendimento em porcentagem :

geradorPara um

: Rendimento = 100 - Perdas x 100

fornecidaPotncia

+ Perdas

motorPara um

: Rendimento = 100 - Perdas x 100Potncia absorvida

3.13.13.1.2 Nos casos em que o motor ou gerador usadopara se determinar a carga de algum dispositivo acionadoou acionador, os rendimentos devem ser calculadosusando-se perdas no cobre calculadas na temperaturareal dos enrolamentos durante o ensaio. Se as perdasI2R so dadas a 75C ou 115C, elas podem ser corrigidas



14 NBR 5052/1984

para a temperatura real, multiplicando-se pela relaodada em 3.4.1.3 em medies de resistncia.

3.13.13.1.3 muitas vezes necessrio ensaiar um geradorpara turbina hidrulica com a turbina sem gua ou desa-coplada de algum modo. Neste caso, outra mquina deveestar disponvel para dar partida mquina em ensaio,ligando-se eletricamente quando paradas, com a correntede excitao, em ambas, aproximadamente igual ao valorcorrespondente tenso nominal em vazio. Na mquinaque funciona como gerador, pode ser necessria umacorrente um pouco maior que a acima referida. Se a m-quina deve girar em diversas velocidades de rotao, aenergia deve ser fornecida por uma fonte de freqnciavarivel.

3.13.13.1.4 Deve-se esvaziar a gua de turbina seguindoas instrues do seu fabricante. As turbinas de impulso,em geral, podem ser esvaziadas mesmo durante o seuacionamento por motor velocidade de rotao nominal.As turbinas francis e helicoidais, com algumas excees,devem ser esvaziadas quando paradas. Nestas, drena-se o tubo de suco pelas vlvulas de ar da turbina, se orotor se localiza acima do nvel jusante. Caso contrriodeve-se deprimir a gua neste tubo por ar comprimido oubombagem. Os caracis tambm devem estar vazios,para evitar quaisquer vazamentos pelas ps do distri-buidor, e, a menos que haja vlvula borboleta entradado caracol, deve-se drenar todo o conduto forado. Agua dos seios de turbina causa perdas apreciveis;portanto, prefervel fazer o ensaio sem gua neles, parao que se requer a aprovao do fabricante da turbina. Seos selos no podem funcionar a seco, haver imprecisonos resultados do ensaio.

3.13.13.1.5 Quando os ensaios de geradores para turbinahidrulica forem feitos com a turbina acoplada, as perdastotais por atrito e ventilao das unidades devem serdivididas entre o gerador e a turbina, numa proporo deacordo com as melhores estimativas dos valores es-perados para as duas mquinas. Quando houver dadosdisponveis de ensaios em turbinas semelhantes, deve-se fazer uma estimativa baseada neles.

3.13.13.1.6 Em alguns casos, excitatrizes direta ou indi-retamente acopladas ao eixo da mquina so usadaspara a excitao durante os ensaios de perdas. A potnciaativa absorvida pela excitatriz deve, neste caso, ser dedu-zida da potncia ativa absorvida total, na determinaodas perdas. No recomendado o acoplamento por cor-reia nos ensaios de determinao de perdas.

3.13.13.2 Ensaio com mquina calibrada

3.13.13.2.1 A mquina, cujas perdas se desejam medir, desligada da rede, desacoplada, se necessrio, do seumotor de acionamento e acionada na sua velocidade derotao nominal por um motor calibrado, isto , por ummotor eltrico cujas perdas foram determinadas pre-viamente com grande preciso, de modo a tornar possveldeterminar a potncia mecnica que fornece no seu eixo,conhecendo-se a potncia eltrica que absorve e a velo-cidade de rotao. A potncia mecnica transmitida pelomotor calibrado ao eixo da mquina sob ensaio constituiuma medida das perdas desta ltima mquina para ascondies de operao sob as quais o ensaio realizado.

Neste mtodo, a mquina ensaiada pode ser operadaem vazio, com ou sem excitao, com ou sem escovas,ou curto-circuitada, o que permite separar as categoriasde perdas.

3.13.13.2.2 O motor calibrado poder ser um motor de deri-vao, de preferncia do tipo de plo de comutao, ummotor de induo, um motor sncrono ou uma excitatrizdiretamente acoplada. De preferncia, a potncia nominaldo motor calibrado deve ser tal que ele opere a no menosde 25% da sua potncia nominal, quando supre as perdaspor atrito e ventilao da mquina na acionada; e a nomais de 125%, quando supre as perdas por atrito e venti-lao e as perdas no ferro ou as perdas por atrito e venti-lao perdas I2R na armadura e perdas suplementares.Isto permite ao motor calibrado operar na parte achatadada sua caracterstica de rendimento e muitas vezes podemno ser necessrias correes devidas variao do ren-dimento. Para extrema preciso de medio requeridauma caracterstica de perdas em funo da potnciaabsorvida, no motor calibrado.

3.13.13.2.3 Este mtodo poder introduzir grandes erros,se as mquinas forem aceleradas ou desaceleradas. Porisso, as leituras devem ser tomadas somente quando avelocidade de rotao mantida absolutamente constantee no valor correto.

3.13.13.2.4 As Figuras 8-a) e 8-b) mostram diagramas deligaes para os ensaios, com um motor de corrente con-tnua para acionamento separado. O procedimento usualconsiste em se acionar a mquina na sua velocidade derotao nominal at que os mancais atinjam uma tem-peratura constante e o atrito se torne constante; estascondies ocorrem quando a potncia absorvida do motorde acionamento se torna constante. A diferena entre apotncia absorvida do motor de acionamento e suasperdas igual s perdas da mquina ensaiada.

3.13.13.2.5 Alternativamente o motor calibrado pode sersubstitudo por um dinammetro ou por qualquer outromotor que acione a mquina sob ensaio por meio de me-didor de conjugado. Isto permite conhecer o conjugadotransmitido mquina sob ensaio e conseqentementea potncia absorvida por esta ltima mquina. A potnciaativa absorvida ou fornecida, em quilowatts, ento obtidapela frmula:

P = Cn9552

Onde:

C = conjugado no dinammetro, em N x metros

n = velocidade de rotao, em rotao por minuto(r.p.m)

3.13.13.2.6 Quando esta alternativa for empregada, a velo-cidade de rotao deve ser medida com extremo cuidado,por entrar a mesma diretamente no clculo da potnciaabsorvida.

3.13.13.2.7 Recomenda-se no fazer o acionamento pormeio de correias.



NBR 5052/1984 15

3.13.13.3 Ensaio com fator de potncia nulo

3.13.13.3.1 A mquina operada como motor em vazio,sob velocidade de rotao nominal, com fator de potnciaaproximadamente nulo, sendo a corrente de excitaoajustada de modo a fazer circular a corrente nominal naarmadura.

3.13.13.3.2 Deve ser aplicada uma tenso que produzaperdas magnticas de mesmo valor que na operao emvazio sob tenso nominal. Em princpio, a potncia reativadeve ser positiva, ou seja, sobreexcitada, mas se isto forimpossvel devido tenso de excitao insuficiente, oensaio pode ser efetuado com absoro de potnciareativa, ou seja, subexcitada.

Nota: A preciso deste mtodo depende da preciso a baixo fa-tor de potncia dos wattmetros utilizados.

Figura 8-a) - Diagrama de ligaes para os ensaios em vazio

Figura 8-b) - Diagrama de ligaes para os ensaios de curto-circuito

3.13.13.4.1 Este ensaio particularmente aplicvel a m-quinas sncronas grandes, com considervel inrcia. empregado principalmente em ensaios feitos aps a ins-talao. Pode ser utilizado tambm para mquinas de in-duo e de corrente contnua para as perdas apropriadasa estas mquinas.

3.13.13.4.2 Mede-se o tempo de retardamento e a veloci-dade de rotao da mquina, quando esta ltima diminuisob diferentes condies entre dois valores predetermi-nados, por exemplo de 110% a 90% da velocidade derotao nominal ou de 105% a 95% da velocidade derotao nominal. O tempo variar inversamente com asperdas mdias durante o tempo considerado.

3.13.13.4.3 Este mtodo permite a medio da perda me-cnica (atrito nos mancais, perdas totais por ventilao eatrito nas escovas) perdas no ferro com excitaes dife-



16 NBR 5052/1984

rentes e perdas devidas carga em curto-circuito sob ex-citaes diferentes.

3.13.13.4.4 Para o ensaio, a mquina funciona como motorem vazio, alimentado por um gerador, durante tempo su-ficiente para estabilizao da temperatura dos mancais.Se as perdas nos mancais forem garantidas a uma tempe-ratura determinada destes ltimos, a vazo da gua nosistema de refrigerao dos mancais dever ser ajustadade modo a obter-se a temperatura especificada.

3.13.13.4.5 A mquina em ensaio acelerada at uma ve-locidade de rotao suficientemente acima da velocidadede rotao a partir da qual o tempo de retardamento medido. Desliga-se ento a mquina sob ensaio da m-quina que a alimenta e estabelecem-se as condies deconexo do enrolamento primrio e de excitao a en-saiar. Isto deve ser feito com rapidez suficiente para queas condies eltricas permanentes de ensaio tenhamsido atingidas antes do momento em que a velocidadede rotao decrescente da mquina, durante este inter-valo, passe pelo limite superior a partir do qual o tempode retardamento medido.

3.13.13.4.6 Nos ensaios de retardamento em vazio, a cor-rente de excitao e a tenso do estator so medidosquando a mquina passa pela velocidade de rotao no-minal. Nos ensaios de retardamento em curto-circuito, acorrente de excitao e a corrente no estator so medidasno mesmo instante. O ensaio deve ser executado paradiversas excitaes, tanto em vazio como em curto-circuito.

3.13.13.4.7 O tempo entre os dois limites deve ser medidocom preciso de 2%. O intervalo entre os dois limites es-colhidos depende da preciso da medio. Um geradorde m permanente ou uma excitatriz pode ser utilizadocomo tacmetro.

3.13.13.4.8 No ensaio de retardamento, as medies de-vem ser efetuadas na mesma faixa de tenso.

3.13.13.4.9 Para obter-se o valor absoluto das perdas, queocorrem na mquina durante o correspondente ensaiode retardamento em vazio no instante da passagem pelavelocidade de rotao nominal, devem ser feitas mediesoperando-se a mquina como motor em vazio, a velo-cidade de rotao nominal e fator de potncia unitrio esob tenso igual a uma das tenses utilizadas em umadas medies de retardamento, de preferncia a tensonominal. A potncia absorvida, isto , as perdas, devemser medidas com grande preciso.

3.13.13.4.10 Se a inrcia da mquina no for conhecidacom suficiente preciso, ela poder ser determinada porum ensaio de retardamento com perdas conhecidasmedidas por outro mtodo.

3.13.13.4.11 Repete-se a medio diversas vezes e calcula-se o valor mdio. Em lugar de medir-se diversas vezesna mesma tenso, podem-se medir diversos pontos emtenses diferentes, numa faixa de 95% a 105% da tensonominal, a fim de obter-se a curva de perdas em funoda tenso em torno da tenso nominal. Estabelece-se arelao entre as perdas e o tempo de retardamento.

3.13.13.4.12 As perdas em qualquer condio (por exem-plo: em vazio, em curto-circuito) podem ser calculadascomo o valor da potncia absorvida, medida no ensaioacima, multiplicado pela relao entre o tempo de retar-damento, no ensaio acima, e o tempo de retardamentono ensaio real.

3.13.13.4.13 O momento de inrcia pode ser calculado deum ensaio de retardamento pela equao:

J = 45600 Pt

2

Onde:

45600 = 60 . 108

2 3

2pi

Sendo:

J = momento de inrcia, em quilogramas metroquadrado

P = potncia absorvida = perdas, em watts

n = velocidade de rotao nominal, em rotaes porminuto

n (1 + ) = velocidade de rotao superior nominal,em relaes por minuto, a partir da qual seiniciam as medies

n (1 - ) = velocidade de rotao inferior nominal,em rotaes por minuto, na qual se termi-nam as medies

t = tempo, em segundos, entre os dois instantes emque as velocidades de rotao so respectiva-mente n (1 + ) e n (1 - ).

3.13.13.4.14 O ensaio de retardamento feito a partir deuma velocidade de rotao n (1 + ) at uma velocidadede rotao n (1 - ).

3.13.13.4.15 No ensaio de retardamento, a excitao damquina ensaiada deve ser de preferncia excitao emseparado. Sero assegurados resultados mais satisfat-rios, se a excitao em separado utilizada for varivel, demodo a permitir o ajuste da corrente de excitao para osvrios valores de excitao requeridos e mantidos cons-tantes durante o ensaio. Pode ser utilizada, no entanto,uma excitatriz diretamente acoplada, se o intervalo develocidade de rotao no retardamento for pequeno (porexemplo, 105% a 95%). Neste caso, a corrente de excita-o deve ser mantida to constante quanto possvel e apotncia absorvida pela excitatriz deve ser consideradano clculo dos resultados. Deve ser feita a correo ade-quada para as perdas no circuito de excitao levando-se em conta tambm que pode haver certa diferena entrea corrente de excitao no ensaio de retardamento e acorrente de excitao no ensaio em vazio, se bem que a



NBR 5052/1984 17

tenso seja a mesma. , no entanto, necessria excitaoem separado para a excitatriz.

3.13.13.4.16 Os ensaios de retardamento no devem serrealizados com os transformadores ligados, porque asperdas nos transformadores sero includas.

3.13.13.4.17 A mquina em ensaio deve ser levada meca-nicamente at a sobrevelocidade desejada por meio deum motor de acionamento ou uma excitatriz diretamenteacoplada, se de capacidade suficiente, ou pela prpriaturbina (ver 3.13.13.1) ou eletricamente por meio de umamquina alimentadora. Em alguns casos pode ser ne-cessrio partir por meio da turbina e em seguida operar amquina como motor at que o nvel de gua no tubo desuco esteja abaixo do rotor.

3.13.13.4.18 Na medio das perdas pelo mtodo de retar-damento pode ser feita uma considervel economia detempo ressincronizando-se as mquinas alimentadora eem ensaio, sem par-las. Logo que a mquina em ensaio desconectada, a chave de campo da mquina alimen-tadora aberta e esta imediatamente levada at 20%ou 25% abaixo da velocidade de rotao inicial, sendodeixado em vazio. Logo que a mquina em ensaio atinge10% abaixo da velocidade de rotao nominal, a correntede excitao ajustada no valor usado para a sincroni-zao das duas mquinas e a sua chave de campo aberta. Aps alguns segundos para deixar a corrente deexcitao extinguir-se, as duas mquinas sem excitaoso interconectadas e ambas as chaves de campo fe-chadas simultaneamente. Se a velocidade de rotao damquina em ensaio no caiu abaixo da velocidade derotao da mquina alimentadora, as duas mquinasarrancaro juntas e podero ser levadas at a sobreve-locidade para outro ensaio.

3.13.13.4.19 Em algumas montagens de usinas so omi-tidos os equipamentos de manobra de baixa tenso e anica ligao de baixa tenso possvel entre mquina atravs de chaves desligadoras na barra de transfernciade baixa tenso. Em tal arranjo possvel realizar osensaios de retardamento como indicado acima, levando-se as mquinas at aproximadamente 15% de sobre-velocidade, abrindo-se ambas as chaves do campo, e,aps deixar um tempo adequado (5 s a 10 s) para o campose extinguir, abrindo-se chaves desligadoras e fechando-se o campo da mquina em ensaio com a tenso de ex-citao ajustada para dar a corrente de excitao reque-rida. Deve ser admitida uma sobrevelocidade inicial su-ficiente para permitir o crescimento da corrente de ex-citao at o seu valor estvel antes de a velocidade derotao da mquina cair a 10% de sobrevelocidade. Estetempo mais longo quando se medem perdas em vaziodo que quando se medem perdas em curto-circuito,devido diferena entre as constantes de tempo em vazioe em curto-circuito; como necessria, porm, manobraadicional para se estabelecer o curto-circuito da mquinano caso das perdas em curto-circuito, a sobrevelocidadeinicial requerida para ambas as condies aproxima-damente do mesmo valor. O efeito do crescimento docampo bastante perceptvel na parte inicial da curva deretardamento e as leituras desta parte no deveriam serusadas na determinao das perdas.

3.13.13.4.20 Para obteno de valores precisos de velo-cidade de rotao e, se necessrio, leituras correspon-dentes e simultneas de outras grandezas, pode ser em-pregado um contador eletrnico de tempo, que, atuandopor impulsos proporcionais velocidade de rotao damquina em ensaio, exponha a leitura durante um perodode tempo determinado tambm por certo nmero de ro-taes. O sinal LER dado quando a mudana deCONTAR para EXPOR ocorre. O nmero de impulsoscorrespondentes durao de cada um dos perodos dado por dispositivos internos do contador ou por unida-des lgicas digitais associadas ou no a dispositivos inter-nos do contador. O intervalo de cada um dos perodosEXPOR pode ser considerado como a mdia dos doisperodos LER imediatamente antecedente e subse-qente a ele. As leituras de valores eltricos so consi-deradas como ocorrendo no centro do intervalo EXPOR.A secante aos outros intervalos de tempo entre leiturassucessivas pode ser considerada como a tangente cur-va; por meio de interpolao podem ser obtidos valoresmais precisos. O mtodo acima exposto permite leiturasbastante precisas e a tangente obtida por interpolaocalculada bastante mais precisa que a obtida por in-terpolao grfica. A anlise dos resultados, sendo in-dependente de grficos, pode ser feita no campo comuma rgua de clculo, evitando-se retorno aos ensaios,devido a resultados esprios, erros grosseiros, etc. Oimpulso de controle pode ser formado em um pick-upatuado por um m permanente, por uma clula fotoeltricaatuada por um disco perfurado preso a uma parte rotativada mquina, ou mtodo equivalente.

3.13.13.4.21 O mtodo abaixo de tomar leituras da velo-cidade de rotao dar curvas tempo-velocidade derotao muito coerentes e precisas. Se a mquina emensaio tiver uma excitatriz diretamente acoplada, deve-se de preferncia excitar esta por meio de uma bateria detenso constante. Se no houver excitatriz diretamenteacoplada, um pequeno gerador de corrente contnua, ex-citado em separado por uma bateria de tenso constante,deve ser montado no eixo do gerador. Devem ser feitasligaes adequadas, de modo que a tenso de armadurada excitatriz ou do gerador de corrente contnua estejaem oposio tenso de outra bateria. A escolha de ba-terias para este fim depender da tenso da excitatriz oudo gerador de corrente contnua. Ver Figura 9 para umdiagrama tpico de ligaes.

3.13.13.4.22 Devem ser escolhidos dois voltmetros debaixa tenso, um para ler a tenso da bateria aproxima-damente no fim da escala e outro, com uma escala cercade cinco vezes menor que a anterior, para ler a diferenaentre a tenso da bateria e a tenso da excitatriz. A tensoda bateria deve ser tal que a diferena de tenso entre aexcitatriz seja aproximadamente zero a uma velocidadede rotao 10% abaixo da velocidade de rotao nominalda mquina em ensaio. A tenso do voltmetro diferencialser lida, portanto, no fim da escala a 10% de sobreve-locidade. A velocidade de rotao proporcional ao valorque se obtm somando a tenso da bateria com a di-ferena de tenses. Se, por meio da freqncia do sis-tema, de um tacmetro de preciso, for determinada umavelocidade de rotao correspondente a um valor da di-ferena de tenso compreendido na sua faixa de variao,as velocidades de rotao desconhecidas, durante os



18 NBR 5052/1984

ensaios de retardamento, podem ser obtidas por propor-o direta como segue:

Seja:UB = tenso da bateria

UD = diferena de tenso

nC = velocidade de rotao conhecida

UDC = diferena de tenso na velocidade de rotaoconhecida nC

n = velocidade de rotao a ser determinada

Figura 9 - Medio de velocidade de rotao por meio de tenses contnuas

Ento:

n = n U + UU + U

U . nU + U

cD B

Dc BD

c

DC B= Diferena

de velocidade de rotao em relao velo-cidade de rotao base.

=U nU + U

+ n . U

U + U

n . UU + U

=Dc

Dc B

c B

Dc B

c B

Dc B

V e l o c i -

dade de rotao na qual UD = 0

3.13.13.4.23 A preciso deste mtodo repousa no fato deque a quantidade de n1 - n2 medida com a mesma ordemde preciso que n e t. Como as perdas so proporcionais

a n - n

t,

1 2 o valor de (n1 - n2) deve ter a mesma preciso

de n e t. Esta preciso obtida pelo uso de um voltmetrodiferencial que na realidade mede o valor (n1 - n2). Ver3.13.13.4.26 e 3.13.13.4.30 para explicao dos smbolosacima. Como todas as leituras so do mesmo grau depreciso, a velocidade de rotao pode ser lida aintervalos de tempo constantes com a mesma preciso

que as leituras de tempo. Tomando-se as leituras a inter-valos de tempo constantes, os resultados so mais facil-mente marcados e verificados.

3.13.13.4.24 Algumas precaues devem ser tomadas paraassegurar a obteno de valores precisos da velocidadede rotao. A tenso da bateria (UB) deve ser da ordemde 10% ou menos da tenso nominal de excitatriz, paraque o campo da excitatriz possa ser alimentado por baixacorrente, que no produza aumento de temperatura su-ficiente para alterar substancialmente o valor da resis-



NBR 5052/1984 19

tncia do campo. A tenso da bateria (UB) e a diferenade tenso conhecida (UDC) devem ser verificadas de horaem hora, para assegurar que os valores no foram alte-rados pela descarga da bateria ou pela variao da tem-peratura ambiente. Uma verificao til, aps o ensaioem vazio para determinao das perdas no ferro, consisteem traar UD em funo da tenso do gerador de correntealternada, desde que a excitao do gerador tenha sidomantida constante durante o ensaio; o traado ser umareta cortando a ordenada de tenso zero em -UB, sempreque a velocidade de rotao da mquina usada como ta-cmetro for proporcional velocidade de rotao damquina em ensaio. Esta verificao deve ser feita sempreque se usar como tacmetro uma excitatriz ou um geradorde corrente contnua acionado por correia, para compro-var que sua velocidade de rotao proporcional damquina em ensaio. Em caso contrrio, o prolongamentoda reta no interceptar a ordenada de tenso zero em-UB. Pela mesma razo o voltmetro diferencial deve sercuidadosamente aferido com o voltmetro da bateria.

3.13.13.4.25 Para vrios intervalos (quando se usa o con-tador eletrnico de tempo) ou para vrias velocidades derotao (quando usado o tacmetro), acima e abaixoda velocidade de rotao nominal, devem ser registradasa corrente de excitao e a tenso ou a corrente de arma-dura. Devem ser realizadas operaes sem corrente deexcitao e operaes com quatro a sete valores dife-

rentes da corrente de excitao nas condies em vazioe em curto-circuito.

3.13.13.4.26 Com os dados de ensaio pode ser traadauma srie de curvas velocidades de rotao-tempo. A Fi-gura 10 mostra curvas de retardamento levantadas paraum gerador. Para cada curva, as perdas em qualquer ve-locidade de rotao podem ser calculadas pela seguintefrmula:

P = 0,2796 . 10 GD n dndt

-6 2

Onde:

P = perdas, em quilowatts

G = peso das partes girantes, em Newton

D = dimetro de girao das partes girantes, emmetros

n = velocidade de rotao em rotaes por minuto,na qual as perdas devem ser determinadas

dndt

= inclinao da curva velocidade de rotao-tempo na velocidade de rotao n, em rotaespor minuto por segundo

Figura 10 - Curvas de retardamento

1 - Mquina em vazio no excitada

2 - Mquina em vazio excitada tenso nominal

3 - Mquina em curto-circuito com 85% da corrente nominal

4 - Mquina em curto-circuito com corrente nominal

5 - Mquina em curto-circuito com 110% da corrente nominal



20 NBR 5052/1984

3.13.13.4.27 Um mtodo preciso para levantamentodas curvas de velocidade de rotao-tempo, a partir dacontagem de rotaes, traar um grfico do nmerode rotaes em funo do tempo, para pequenosintervalos de tempo iguais, unindo-se com linhas retasos pontos obtidos das leituras feitas. O nmero de rotaesque ocorre em cada intervalo de tempo, dividido pelointervalo de tempo, a velocidade de rotao mdia. Ointervalo de tempo deve ser suficientemente longo parapermitir uma precisa contagem de rotaes e sufi-cientemente curto para que se possa admitir que avelocidade de rotao mdia ocorre quase exatamen-te no meio do intervalo. As velocidades de rotao emfuno do tempo devem ser marcadas no meio dointervalo de tempo considerado, unindo-se depois ospontos obidos por uma curva, para eliminar irregu-laridades devidas a erros nos pontos individuais. O valorde declividade da curva, no meio do intervalo de tem-po, determinado dividindo-se a diferena entre asvelocidades de rotao no incio e no fim do interva-lo pelo intervalo de tempo. Os valores da declivida-

de dndt devem ser marcadas e os pontos obtidos unidos

por uma curva. Todas as curvas velocidade de rotao-tempo devem ser traadas em uma mesma folha de papele todas as curvas velocidade de rotao

dndt em uma

folha.

3.13.13.4.28 Os resultados de ensaios obtidos com tac-metro so analisados de maneira similar, mas neste casoas curvas velocidade de rotao-tempo so traadas dire-tamente a partir das leituras. As declividades so deter-minadas como descrito em 3.13.13.4.27, para intervalosde tempo iguais, ou traando-se tangentes s curvas velo-cidade de rotao-tempo.

3.13.13.4.29 As perdas em quilowatts so determinadaspela frmula de 3.13.13.4.26 e marcadas em funo develocidade de rotao, desenhando-se uma curva suaveatravs dos pontos. As perdas na velocidade de rotaonominal so, ento, lidas diretamente nesta curva.

3.13.13.4.30 Um mtodo prtico para se obterem as perdasna velocidade de rotao nominal, a partir da curva velo-cidade de rotao-tempo, escolher velocidade de rota-o n1 e n2, A rpm acima e abaixo, respectivamente, davelocidade de rotao nominal n

n. Os valores t1 e t2 obtidos

da curva so os tempos correspondentes em segundos.As perdas so:

P = 0,5591 . 10 GD . n . At - t

-62

n

2 1

3.13.13.4.31 No caso de as curvas de retardamento seremlevantadas para velocidades de rotao decrescentes apartir de velocidade de rotao abaixo da nominal, isto ,quando a mquina levada at a velocidade de rotaoinicial de ensaio pela corrente alternada de freqncianominal, as perdas devem ser calculadas nas vriasvelocidades de rotao abaixo da nominal e to prximasdela quanto possvel, para cada condio de excitao.As curvas de perdas em funo da velocidade de rotaopodem ser traadas e extrapoladas at a velocidade de

rotao nominal para se obter o valor aproximado dasperdas na velocidade de rotao nominal.

3.13.13.4.32 O ensaio do motor calibrado pode ser utilizadona obteno do valor absoluto das perdas em lugar domtodo em vazio.

3.13.13.5 Ensaio em oposio

3.13.13.5.1 Este mtodo aplicvel quando houver dispo-nveis duas mquinas idnticas. Elas so acopladas me-cnica e eletricamente de forma a funcionarem respec-tivamente como motor e gerador, com velocidade de rota-o nominal. O acoplamento mecnico deve ser efetuadode modo a manter a relao correta entre ngulos de fa-se. O valor da potncia transmitida depende da diferenaentre ngulos de fase das mquinas. A temperatura real,na qual so efetuadas as medies, deve ser a mais prxi-ma possvel da temperatura de operao e no deve serfeita correo ulterior. As perdas de mquinas acopladasso fornecidas por uma rede qual so ligadas, ou porum motor de acionamento calibrado, ou por um variadorde tenso ou ento por uma combinao destes meios.

3.13.13.5.2 O valor mdio das correntes de armadura ajustado para o seu valor nominal; o valor mdio das ten-ses das duas armaduras superior ou inferior tensonominal de um valor igual queda de tenso, depen-dendo de as mquinas se destinarem ao emprego, res-pectivamente como gerador ou como motor.

3.13.13.6 Determinao do rendimento pelo mtodocalomtrico

3.13.13.6.1 Generalidades

A mquina funciona nas condies para as quais deveser determinado o rendimento. As perdas totais so obti-das, calculando-se o calor absorvido pelo meio refrige-rante e adicionando-lhe as perdas no determinadas ca-lorimetricamente. O clculo calorimtrico pode ser reali-zado das duas seguintes maneiras:

a) medem-se a vazo do meio refrigerante bem comoa elevao de temperatura, calculando-se atravsdestas as perdas absorvidas;

b) a elevao de temperatura do meio refrigerantena mquina sob carga comparada com a eleva-o de temperatura resultante da absoro de umapotncia qualquer eletricamente mensurvel, sobvazo constante (mtodo calorimtrico compa-rativo).

Nota: O mtodo calorimtrico permite a determinao direta dorendimento, mesmo quando este for muito elevado, bemcomo das perdas individuais. Requer certa percia na tcni-ca de medio, sendo em alguns casos o nico mtodoaplicvel. No caso de mquinas resfriadas a ar ou outrogs, devem-se empregar dutos especiais para execuodo ensaio; o mtodo de aplicao menos difcil para ocaso de mquinas resfriadas a gua. Em cada ponto demedio deve ser aguardado o regime contnuo. Na de-



NBR 5052/1984 21

terminao das perdas totais devem ser computadas asseguintes perdas, desde que no tenham sido determi-nadas pelo mtodo calorimtrico:

a) perdas nas excitatrizes e seus reostatos, quandoaqueles forem acionadas pelo eixo da mquina;

b) perdas nos anis coletores;

c) perdas nos mancais e retentores;

d) perdas por irradiao e conveco.

No caso de sistema de resfriamento em circuito fechado,mede-se geralmente o calor absorvido pelo refrigerantelquido.

3.13.13.6.2 Procedimento

a) mquinas resfriadas a ar:Para determinao da vazo e da elevao detemperatura do ar refrigerante, subdividem-se osdutos de entrada e sada adequadamente, porexemplo, por meio de arames ou fios, em nmerosuficiente de sees parciais z, de acordo com aseguinte frmula:

z = (50 ... 100) A

Onde A a seo transversal total do duto de arem metros quadrados. Devem ser feitas mediesde velocidade e de elevao de temperatura emcada uma das sees transversais parciais, e deveser calculada a mdia de cada uma destas gran-dezas, a qual ser considerada mdia parcial. De-ve ser calculada a mdia global das mdias par-ciais respectivamente, de velocidade e de eleva-o de temperatura. Se nenhuma mdia parcialtiver afastamento maior de 10% em relao m-dia global de cada uma dessas grandezas, os res-pectivos valores dessas mdias globais sero con-siderados os valores de velocidade e de elevaode temperatura. Se a disperso dos valores excedeo especificado acima, a potncia absorvida pelacorrente de ar deve ser calculada de acordo comas frmulas seguintes para cada seo parcial naentrada e na sada de ar, computando-se a potn-cia acima do nvel de referncia arbitrrio (porexemplo, temperatura ambiente e velocidade doar nulas). Estas potncias so somadas tanto paraas sees parciais de entrada, como para as se-es parciais de sada, e os dois valores subtradosum do outro para determinao da potncia totalabsorvida pela corrente de ar. Para uma medioto precisa quanto possvel os dutos devem serdispostos de forma a permitir escoamento de arbem homogneo. A velocidade do ar medida emcada seo parcial por meio de anemmetro (rodacom hlices: aferir, se possvel, antes e depois damedio) e cronmetro, ou por meio de tubo dePitot tipo Prandtl. A velocidade resulta da diferenadas presses Pd nos dois tubos:

V = 0,204 Pd

Onde:

V = velocidade do ar, em metros por se-gundo

Pd= presso dinmica, em Pa

= 3,48 x 10-3 . PT a massa especfica do

ar, em quilogramas por metro cbico

T = temperatura absoluta do ar, emKelvins

P = presso esttica, em Pa

O valor mdio das presses dinmicas medidasP , P , ... Pd1 d 2 d n determinado pela frmula:

P P + P + ... Pn

dmedd1 d2 dn

=

A vazo do ar refrigerante em metros cbicos porsegundo ento:

Q = Vmed A

Onde:

A = soma de todas as sees parciais (igual seo transversal total do duto), emmetros quadrados

Vmed = mdia das velocidades do ar me-

didas nas sees parciais

Nota: Se, nos casos de circulao fechada, a vazo doar que sai nos refrigeradores deve ser medidaprxima dos mesmos, ento necessrio tomarcuidado para que a medio no seja falseadadevido a contraes locais entre os radiadores epontos de medio, ou devido ao represamentoentre o fim do duto de medio e a parede do dutode circulao.

Se as condies mencionadas de homogeneidadeda correnteza estiverem cumpridas, mede-se aelevao de temperatura mdia do ar refrigerante, de preferncia por meio de pares termoeltricos,os quais so distribudos pelas sees parciais dosdutos de entrada e sada e ligados em srie. Seestiverem dispostos pares termoeltricos emnmero igual nos dutos de entrada e sada e o flu-xo de ar for homogneo, a preciso da medidapode ser aumentada, pela ligao em oposiodos dois grupos de pares termoeltricos. As perdasabsorvidas pelo ar so, ento:

Pv = Q cp

onde se substituem de preferncia grandezas dosistema internacional (SI).

Pv

= perdas, em quilowatts

cp = 1,00 o calor de massa do ar sob pres-so constante em quilojoules por quilo-grama por grau Celsius

= conforme frmula acima



22 NBR 5052/1984

Se a velocidade do ar na sada for diferente daquelana entrada, deve ser adicionada, s perdas P

v

obtidas da vazo do ar e da elevao de tempera-tura, a potncia P

c, gasta na acelerao do ar v

o

at v. Esta :

P = Q . 2000

. (v - v ), em quilowattsc 2 o

No mtodo calorimtrico comparativo monta-se noduto de ar, depois da seo de sada da mquina,uma resistncia eltrica uniformemente distribudasobre a seo transversal do duto. Mede-se a dife-rena de temperatura antes e depois desta resis-tncia. Se, para uma potncia P

v na resistncia

eltrica, o ar se aquece de C, ento o calorretirado pelo ar de resfriamento na mquina sobcarga :

P . Pv v=

Onde:

= elevao de temperatura do ar deresfriamento na mquina sob carga

Uma variante do mtodo calorimtrico comparativoconsiste em se medirem as diferenas de tempe-ratura para duas condies de funcionamento damquina nas quais as perdas podem ser determi-nadas por meio de aparelhos eltricos de medio.A mquina acionada, por exemplo, como motorem vazio e de preferncia em tenses a mais baixapossvel e a mais alta possvel. Medem-se, no pri-meiro caso, as perdas PV1 e a diferena de tempe-ratura 1 e, no segundo caso, PV2 e 2. As perdastotais da mquina sob carga, correspondentes auma elevao de temperatura medida do arrefrigerante, so:

P = -

. (P - P )v2 1

v2 v1

Nesta variante do mtodo calorimtrico compa-rativo no necessrio levar em conta o calor reti-rado por outro meio a no ser pelo ar refrigerantemensurvel. Nos casos em que deve ser levadoem conta o calor retirado por outros meios que o arrefrigerante, determina-se a potncia cedida porirradiao e conveco, por exemplo, pela seguin-te frmula aproximada:

Ps = 10 ... 20

sA

s

em watts, onde:

= elevao de temperatura da superfcieradiante sobre a temperatura do ar am-biente, em graus Celsius

As

= rea radiante da mquina, em me-tros quadrados

b) procedimento para mquinas resfriadas a lquido:

Para medio da vazo empregam-se contadoresde vazo de lquidos, bocais ou tubos Venturi, mon-tados no encanamento ou pesa-se o lquido refri-gerante escoado num intervalo de tempo deter-minado, recolhido num recipiente. As temperaturasdo lquido refrigerante devem ser medidas compreciso de no mnimo 0,1C, visto ser geralmentemuito pequena a diferena entre as temperaturasde entrada e de sada. Em certas circunstncias necessrio, para maior preciso de medida, au-mentar a elevao de temperatura do lquido re-frigerante em cerca de 10C pela reduo da va-zo do mesmo. As perdas absorvidas pelo lquidorefrigerante so calculadas pela frmula:

Pv = c Q

m

Onde se substituem vantajosamente as grandezasdo sistema internacional:

Pv

= perdas, em quilowatts

c = 4,1842 o calor de massa da gua a15C; em quilojoules por quilogramapor grau Celsius

Qm

= ao fluxo da gua refrigerante, em qui-logramas por segundo

= diferena de temperatura entre en-trada e sada, em graus Celsius

3.14 Ensaio de elevao de temperatura

3.14.1 Mtodo termomtrico de medio da temperatura

3.14.1.1 Procedimento

3.14.1.1.1 Na medio da temperatura por meio de ter-mmetros de resistncia ou pares termoeltricos, estesinstrumentos devem ser aplicados parte mais quenteda mquina acessvel aos termmetros de mercrio oude lcool.

3.14.1.1.2 Nos termmetros de mercrio ou de lcool deveser examinada a continuidade da coluna. Os termmetrosde mercrio ou lcool devem ser colocados nas mqui-nas, de modo que o bulbo fique abaixo de qualquer outraparte do termmetro. Cada bulbo de termmetro ou ele-mento sensvel do dispositivo de medio deve estar emcontato com a parte da qual se deseja medir a temperaturae isolado do ar circundante por uma almofada ou apenaspela massa suficiente para assegurar o contato. Nodever haver uma restrio aprecivel da ventilao na-tural da mquina pelos instrumentos de medio. No sedeve usar termmetros de mercrio onde haja camposmagnticos variveis ou mveis.

3.14.1.1.3 O ncleo e bobinas de armadura de algumasmquinas fechadas podem no ser facilmente acessveis.Se, para obteno das temperaturas, for usado o mtodotermomtrico, os termmetros utilizados podem ser colo-



NBR 5052/1984 23

cados sobre estas partes e os terminais levados para fo-ra do invlucro.

3.14.2 Mtodo de medio da temperatura por resistncia

3.14.2.1 Procedimento

a) a elevao de temperatura dos enrolamentos podeser obtida pela seguinte proporo:

t + kt + k

= RR

2

1

2

1

Onde:

k = inverso do coeficiente de temperaturada resistncia 0C do material consi-derado

= 235 para o cobre

= 228 para o alumnio

R2 = resistncia do enrolamento no fim doensaio, em ohms

R1 = resistncia inicial do enrolamento (afrio), em ohms

t2 = temperatura do enrolamento no fim doensaio, em graus Celsius

t1 = temperatura do enrolamento (a frio) n

Documents

NBR 5052 - Maquina Sincrona - Ensaios