Estudo do comportamento térmico do rotor do motor de indução utilizando o método de elementos finitos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dias, Felipe Aguiar
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/20089
Resumo: Motores de indução são os motores mais usados na indústria. Por causa do elevado automatismo e intertravamento das plantas de processo, é comum a ocorrência de desligamentos (trips), especialmente na partida. Devido a fenômenos eletromagnéticos e térmicos, o aquecimento do rotor deste tipo de motor é muito elevado na partida, justificando a necessidade de uma proteção que não permita uma sequência de partida agressiva que cause um aquecimento excessivo no rotor. Para o desenvolvimento deste trabalho, foi usado um motor real de 13,8kV, 6,1MW de 4 polos que aciona um compressor de gás natural de uma plataforma de petróleo. Com alguns dados do motor conhecidos e outros estimados, o motor foi simulado em um software de análise eletromagnética por elementos finitos. Após verificar a proximidade do modelo com características do motor real (corrente de partida, torque máximo, rotação nominal), as perdas no rotor ao longo do tempo durante a partida foram calculadas. A perda no rotor é o principal dado de entrada para a simulação térmica (também por elementos finitos), sendo que o resultado procurado são as curvas de aquecimento e resfriamento do rotor do motor durante a partida. O objetivo final do trabalho é buscar curvas de decaimento exponencial de primeira ordem que melhor se adequem as curvas de resfriamento calculadas. Com as constantes de tempo dessas curvas (motor parado e motor na rotação nominal), é possível parametrizar a função de proteção de inibição de partida, ANSI 66, de modo a atender o compromisso entre disponibilidade operacional e integridade do motor.
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Após verificar a proximidade do modelo com características do motor real (corrente de partida, torque máximo, rotação nominal), as perdas no rotor ao longo do tempo durante a partida foram calculadas. A perda no rotor é o principal dado de entrada para a simulação térmica (também por elementos finitos), sendo que o resultado procurado são as curvas de aquecimento e resfriamento do rotor do motor durante a partida. O objetivo final do trabalho é buscar curvas de decaimento exponencial de primeira ordem que melhor se adequem as curvas de resfriamento calculadas. Com as constantes de tempo dessas curvas (motor parado e motor na rotação nominal), é possível parametrizar a função de proteção de inibição de partida, ANSI 66, de modo a atender o compromisso entre disponibilidade operacional e integridade do motor.Induction motors are the most used in industrial plants. Because the high level of automatism of the plants, the incidence of trips is common, especially in the starting. Due to electromagnetics and thermal phenomena, the heating of the rotor of this kind of motors is high in the starting, justifying the need for a protection that will not let an aggressive start sequence that would cause an excessive heating. In this work a real 13.8kV, 6.1MW, 4 poles compressor drive motor was used. With some known and some estimated data, the motor was implemented in a finite element electromagnetics software. After checking the similarity between the model and the real motor (starting current, breakdown torque, nominal rotation) the losses in the rotor during the starting are calculated. The rotor losses are the main input data for the thermal analyses (also made in a finite element software), where the aim is to find heating and cooling curves of the rotor during the starting. The final objective of this work is to find first order exponential functions which best fit with the curves calculated in the thermal simulations. With the time constants of this curves is possible to parameterize protection relays that would best fulfill the compromise between protection and availability.Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2023-03-29T18:22:53Z No. of bitstreams: 1 924773.pdf: 3067339 bytes, checksum: d06a16a337c4e288aa8629b3e215bf35 (MD5)Approved for entry into archive by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2023-04-02T19:55:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 924773.pdf: 3067339 bytes, checksum: d06a16a337c4e288aa8629b3e215bf35 (MD5)Made available in DSpace on 2023-04-02T19:55:19Z (GMT). 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