Curso_ Manutenção de Ferrovia Eletrotécnica 2 Sumário 1 Definição de Grupo Motor Gerador Pdf Download Grátis

Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\n\nSumário\n\n1. Definição de grupo motor gerador .................................................................... 4\n1.1. Acionamento de um grupo motor gerador. ...................................................... 5\n1.2. Classificação segundo sua aplicação. ............................................................. 5\n1.3. Razões para o uso de grupo motor gerador (emergência e demanda) .......... 5\n2. Princípio de funcionamento dos geradores e dos motores ............................. 6\n2.1. Definições de potência elétrica, consumo e rendimento ............................ 6\n2.2. Geradores ..................................................................................................... 8\n2.3. Motores ........................................................................................................ 20\n2.4. Motor a Diesel ............................................................................................. 21\n2.5. Combustão no motor a diesel ................................................................... 23\n2.6. Lubrificação do motor Diesel ................................................................... 24\n2.6.1. Óleos, filtros e trocadores de calor ...................................................... 24\n2.7. Refrigeração (Arrefecimento) ..................................................................... 25\n2.8. Componentes elétricos ............................................................................. 26\n2.9. Potência do motor ...................................................................................... 26\n3. Princípio de funcionamento do grupo motor gerador. ................................. 30\n3.1. Noções de operação dos grupos motores geradores. ................................ 30\n3.2. Acoplamento e alinhamento. ..................................................................... 30\n3.3. Componentes de supervisão e controle. .................................................. 31\n4. Instalação do grupo motor gerador. ................................................................. 32\n4.1. Proteção contra o risco de contato .............................................................. 32\n4.2. Proteção do trabalhador no serviço de instalação ...................................... 33\n4.2.1. Procedimentos ...................................................................................... 33 Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\n\n4.3. Segurança ................................................................................................... 35\n4.3.1. Situações de emergência ....................................................................... 35\n4.3.2. Equipamentos de Proteção ................................................................... 36\n4.4. Vibração e ruido, arrefecimento e condições de correção das influências externas. ................................................................................................... 36\n5. Manutenção de grupo motores geradores ........................................................ 36\n5.1. Manutenção preventiva. .............................................................................. 36\n5.2. Proteção do gerador e procedimentos de segurança. .............................. 37\n5.2.1. Instalações ............................................................................................. 37\n5.2.2. Proteção do trabalhador ..................................................................... 38\n5.2.3. Procedimentos ..................................................................................... 39\n5.2.4. Situações de emergência ..................................................................... 39\n6. Considerações na Rede: ................................................................................ 39\n7. Identificação do motores ................................................................................ 40\n8. Telecomando .................................................................................................... 41\n9. Normas brasileiras relativas aos grupos motores geradores. ....................... 42\n10. Bibliografia ....................................................................................................... 43\n\nProf. Eng. Msc. Jean Carlos da Silva Galdino 3 Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\n\n1. Definição de grupo motor gerador\n\nGrupo Motor Gerador (GMG) é um equipamento que possui um motores (Diesel, Gasolina ou Gás) de reconhecida performance, acoplado a um gerador de moderna tecnologia e montado sobre base metálica, com acionamento manual ou automático. Esse equipamento pode ser usado de forma singela ou em paralelo com outros grupos geradores, formando usinas de até 30MVA.\nO GMG (Figura 1) conta com proteção opcional contra intempéries, possuindo ou não, carenagem silenciada, sendo este, disponível tanto em unidades móveis como estacionárias.\nUm GMG a diesel, por exemplo, é composto de:\n- motor diesel;\n- base horizontal;\n- radiador;\n- alternador de energia (gerador solteiro);\n- bateria;\n- painel manual de partida com frequencímetro;\n- voltímetro;\n- disjuntor;\n- horímetro;\n- medidor de temperatura;\n- tanque combustível;\n- purificador de ar;\n- cabine sonorizada com espuma anti-chamas.\n\nFigura 1 - Grupo Motor Gerador\n\nProf. Eng. Msc. Jean Carlos da Silva Galdino 4 Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotenica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\n\nA característica principal de um GMG é transformar energia mecânica em energia elétrica, com voltagem estável independente da variação de carga e velocidade. A energia elétrica produzida pelo GMG é controlada por instrumentos de medições e diversas proteções, tais como fusíveis, disjuntores, contatores, chaves e o quadro de comando (HEIMER).\n\n1.1. Acionamento de um grupo motor gerador.\n\nUm gerador pode ser acionado por um motor, por uma turbina hidráulica (hidrogeradores), por uma turbina a gás ou a vapor (turbogenerador) ou por força eólica, entre outros, produzindo uma corrente alternada (AC) ou corrente contínua (CC). O Grupo Motor Gerador, em particular, é acionado por um motor de combustão movido a diesel, gasolina ou gás.\n\n1.2. Classificação segundo sua aplicação.\n\nSegundo sua aplicação os GMGs podem ser:\n- Emergência: para suprir a falta da rede elétrica local;\n- Economia: substituir a rede elétrica local em horários sazonais;\n\n1.3. Razões para o uso do grupo motor gerador (emergência e demanda).\n\n- Para suprir energia em caso de falta no fornecimento da concessionária;\n- Utilização em teatros, hospitais, shoppings, refinarias, sistemas de telecomunicações;\n- Confiabilidade;\n- Tempo de entrada em operação;\n- Acionamento manual e automático;\n- Substituir a concessionária em horários de ponta;\n\nComodidade, segurança e confiabilidade são algumas das garantias que um GMG pode oferecer quando uma empresa mais precisar de energia. Essa necessidade pode durar horas, dias ou mesmo semanas, até que o fornecimento de eletricidade seja estabilizado. Imagine o prejuízo que a falta de energia elétrica causaria em situações como as descritas abaixo:\n- Um parente sendo operado;\n- O sistema de segurança de uma empresa;\n\nProf. Eng. Msc. Jean Carlos da Silva Galdino\n5 Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotenica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\n\nUm show musical em pleno auge;\nOu um telejornal em rede nacional;\n\n2. Princípio de funcionamento dos geradores e dos motores\n\nMotores de geradores funcionam queimando combustível do mesmo jeito que o motor de um carro ou caminhão faz. Esse motor acoplado a um alternador converte energia mecânica em energia elétrica. Assim, nesse curso faremos alguns comentários e explicações sobre motores e geradores de uma forma individual e em grupo.\n\n2.1. Definições de potência elétrica, consumo e rendimento\n\nA potência de um equipamento representa a sua capacidade de realizar trabalho. Quanto maior essa potência, mais trabalho pode efetuar em um determinado tempo. Ou seja, potência é definida como a taxa de variação de energia. Ou seja, dw/dt. Em electricidade, considerando-se uma carga resistiva submetida a uma tensão elétrica instantânea v e percorrida por uma corrente elétrica i. A potência instantânea p, absorvida pela carga, é dada pela expressão.\n\np = v . i\nEquação 1\n\nA potência elétrica em uma carga monofásica é dividida em duas parcelas conforme a\nEquação 2.\n\nP = VI cos θ e Q = VI sen θ\nEquação 2\n\nA primeira parcela pulsa em torno do valor médio, sendo sempre positiva (correspondente a potência instantânea que é sempre fornecida a carga e seu valor médio é a potência ativa) e a segunda apresenta valor médio nulo (correspondente a potência instantânea que é trocada entre carga e fonte e seu valor máximo e a potência reativa). Assim a potência em corrente alternada é expressa pela Equação 3.\n\nS = P + jQ = S fase φ\n\nEm que:\n\nProf. Eng. Msc. Jean Carlos da Silva Galdino\n6 Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotenica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\n\nS é a potência aparente dada em VA;\nP é a potência ativa dada em W;\nQ é a potência reativa dada em Var.\nO ângulo S, define o fator de potência do circuito cos θ, que pode ser expresso por:\n\ncos θ = P / S\nEquação 4\n\nPara o sistema trifásico a potência transmitida na carga é igual a soma das potências instantâneas de cada fase e se as cargas forem equilibradas teremos:\n\nP = 3VI cos θ\nEquação 5\n\nPara as cargas ligadas em triângulo ou estrela a potência em função dos valores de linha é:\n\nP = √3VI L I L cos θ\nEquação 6\n\nA potência de um motor tem sua capacidade definida em HP (Horsepower) ou CV (Cavalo Vapor). Em consonância com a definição de potência elétrica, a potência de um motor, indica a quantidade de trabalho que ele é capaz de realizar por unidade de tempo. Podemos entender melhor o significado de potência mecânica através da equação abaixo:\n\nP mec = 2π·n·M\nEquação 7\n\nOnde:\nP mec : é a potência mecânica dada em Watts\nn : número de rotação dos motores em rotações por segundo\nM: conjugado (torque) no eixo em newtons-metro.\n\nAs normas que definem o desempenho e as potências dos motores são as de origem europeia DIN 6270 e DIN 6271, ou as de origem americanas, ISSO 8258, ISSO 3046, AS 2789 e SAE BS 5514. As normas brasileiras que tratam dos motores são: NBR 06396 e NBR 05477. Essas normas definem parâmetros como, a maior potência efetiva contínua limitada (não permite sobrecarga) e não limitada (permite sobrecarga de 10 por cento durante uma hora a cada doze horas), como também indica como as potências e os consumos combustíveis devem ser\n\nProf. Eng. Msc. Jean Carlos da Silva Galdino\n7 Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\nconvertidos para condições atmosféricas particulares. Vale ressaltar que todos os montadores de GMG especificam seus produtos pela potência efetiva continua limitada (intermitente ou de emergência), contrariando as normas técnicas. Assim, na hora de especificar um GMG o usuário deve ter bem claro a sua necessidade e o regime de operação do GMG a ser adquirido.\nVoltaremos a falar mais de potência elétrica no momento apropriado.\nConsumo elétrico é a quantidade de potência multiplicado pelo tempo, geralmente medido em KWh.\nRendimento é o quanto da energia consumido por um equipamento elétrico foi realmente transformada em trabalho. Assim, quanto maior o rendimento, melhor o aproveitamento da energia pelo equipamento. O rendimento pode ser calculado pela equação abaixo:\nη = \u003cspan style=\"text-decoration: underline;\"\u003ePiberecida\u003c/span\u003e\n\u003cspan style=\"text-decoration: underline;\"\u003ePConsumida\u003c/span\u003e\nQualquer equipamento elétrico transforma energia elétrica em outras formas de energia com já visto.\n\n2.2. Geradores\n\nO gerador elementar foi inventado na Inglaterra em 1831 por Michael Faraday. Este gerador consistia, basicamente, de um eletronema que se movia dentro de uma espira, provocando o aparecimento de uma f.e.m. Essa movimentação é uma das formas de variação necessária ao surgimento de tensão elétrica. A base física dessa conversão eletromecânica de energia é a variação de fluxo magnético. Com base nisso, podemos definir geradores como máquinas que convertem energia mecânica em energia elétrica utilizando o princípio de conversão eletromecânica explicado acima.\nOs principais dispositivos que utilizam este princípio são as máquinas rotativas, nas quais as tensões podem ser geradas em enrolamentos ou grupos de bobinas através de três formas básicas:\n- rotação mecânica dos enrolamentos num campo magnético;\n- campo magnético girante atravessando um enrolamento;\n- variação da relutância do circuito magnético devido à rotação de uma das partes do circuito. Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\nEm qualquer destas formas, o fluxo conectado com uma bobina específica varia ciclicamente gerando-se uma tensão.\nTrês tipos de máquinas rotativas aparecem como mais importantes:\n- Máquinas sincronas;\n- Máquinas de corrente contínua;\n- Máquinas de indução.\nSendo elas motores ou geradores elétricos. Para o nosso estudo, nos deteremos mais aos geradores elétricos, em especial os geradores sincronos, pois os geradores sincronos são responsáveis por praticamente toda energia elétrica utilizada no mundo.\nDe um modo geral, a composição dos geradores depende do tipo de máquina, por exemplo, geradores Weg da linha GTA possuem:\n- Estator – A carcaça é de aço calandrado e o pacote chapas com seu respectivo enrolamento encontram-se sobre suas nervuras;\n- Rotor – Acomoda o enrolamento de campo, cujos polos são formados por pacotes de chapas.\n- Estator e rotor da Excitatriz principal e diodos retificados girantes\n- Excitatriz auxiliar e bobina auxiliar;\n- Placa de identificação – Contém os dados com as características nominais do gerador.\n- Pintura: pintura de fundo, aplicada porimersão e pintura final, acabamento, realizada após a montagem completa da máquina, ela consiste de uma demão de esmalte sintético aplicado com pistola.\nEm relação aos geradores sincronos, podemos destacar algumas características para entendimento: a máquina sincrona é um equipamento elétrico de dupla excitação, onde no induzido ou armadura (normalmente o estator) circulam correntes alternadas equilibradas, formando um campo girante; isto é, correntes defasadas no tempo percorrerem bobinas defasadas espacialmente. O indutor ou campo (normalmente o rotor) é excitado por corrente contínua, formando um eletroímã. Os dois campos devem girar na mesma velocidade para que seja obtido um conjugado médio não nulo. Desta forma, a velocidade destas máquinas é proporcional à frequência da rede (giram à velocidade sincrona), conforme Equação 9. Não há torque de partida. Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\nAs máquinas sincronas de rotor cilíndrico de alta rotação geralmente são utilizadas em turbo-geradores de 2 e 4 polos. O enrolamento de campo é distribuído ao longo de ranuras, de modo a produzir um campo aproximadamente senoidal de 2 (ou 4) polos. O entreferro é uniforme.\n\n2.2.1. Os geradores sincronos\n\nUma forma simplificada de um gerador síncrono monofásico de CA é mostrada na Figura 2. Este tipo de máquina, apesar de poder ser construída, não existe na prática. Ela serve apenas para fins didáticos e é chamado gerador elementar. O enrolamento da armadura é constituído de uma única bobina de N espiras que estão concentradas em duas únicas ranuras diametralmente opostas na periferia interna do estator. Quando o rotor girar, acionado por um órgão primário, o fluxo magnético através da bobina vai variar e serão induzidas tensões no enrolamento da armadura.\nA seção transversal dos dois lados da bobina é indicada pelas letras +a e -a. Os condutores que formam estes dois lados da bobina são paralelos ao eixo da máquina e são ligados em série por conexões nas extremidades, não mostradas na figura. O enrolamento que produz o campo magnético no rotor é alimentado por corrente contínua que é conduzida até ele por meio de escovas de carvão que deslizam sobre anéis coletores. O rotor gira a uma velocidade constante, Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2\nDisciplina: Grupo Motor Gerador – 8h\nacionado por um órgão primário (uma turbina hidráulica ou a vapor nas centrais hidrelétricas ou térmicas) acoplado mecanicamente ao eixo do rotor. Os caminhos do fluxo magnético estão indicados por linhas tracejadas.\n\nA distribuição espacial da indução magnética B no entreferro é mostrada na Figura 3 em função do ângulo θ ao longo da periferia interna do estator. A forma de onda da indução magnética das máquinas reais pode se aproximar de uma onda senoidal pela conformação adequada da forma das sapatas polares.\n\nFigura 3 - Distribuição espacial da indução magnética (a) forma de onda gerada (b)\n\nÀ medida que o rotor gira o fluxo magnético associado à onda de indução magnética enlaça a bobina de N espiras do estator induzindo nela uma tensão em função do tempo e com a mesma forma de onda da distribuição espacial. A tensão induzida passa por um ciclo completo de valores para cada rotação da máquina de 2 polos da Figura 2.\n\nA frequência em ciclos por segundo (hertz) é igual à velocidade do rotor em rotações por segundo (RPS). A frequência elétrica está sincronizada com a velocidade mecânica do rotor, onde o seu nome de máquina síncrona. Portanto, em uma máquina síncrona de dois polos o rotor precisa girar a 3600 rotações por minuto (RPM) para produzir tensões e correntes na frequência de 60 Hz.\n\nMuitas máquinas síncronas têm mais de dois polos. Como exemplo, a Figura 4 mostra um gerador elementar de 4 polos, também monofásico. As bobinas que criam o campo magnético são ligadas de modo a criar polos alternados NSNS.\n\nProf. Eng. Msc. Jean Carlos da Silva Galdino\n11