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ABNT 2007

NORMABRASILEIRA

ABNT NBR5117

Segunda edio

19.03.2007

Vlida a partir de19.04.2007

Mquina eltrica girante Mquina sncrona Especificao

Rotating electrical machines Synchronous machines Specification

Palavra-chave: Mquina sncrona.Descriptor: Synchronous machine.

ICS 29.160

ISBN 978-85-07-00328-1

Nmero de refernciaABNT NBR 5117:2007

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ABNT 2007Todos os direitos reservados. A menos que especificado de outro modo, nenhuma parte desta publicao pode ser reproduzidaou por qualquer meio, eletrnico ou mecnico, incluindo fotocpia e microfilme, sem permisso por escrito pela ABNT.

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Sumrio Pgina

Prefcio ....................................................................................................................................................................... vi1 Escopo ............................................................................................................................................................ 12 Referncias normativas ................................................................................................................................ 13 Termos e definies ...................................................................................................................................... 24 Regimes .......................................................................................................................................................... 64.1 Especificao de regime ............................................................................................................................... 64.2 Regimes tipo .................................................................................................................................................. 64.2.1 Regime tipo S1 Regime contnuo ............................................................................................................. 64.2.2 Regime tipo S2 Regime de tempo limitado .............................................................................................. 74.2.3 Regime tipo S3 Regime intermitente peridico ....................................................................................... 74.2.4 Regime tipo S4 Regime intermitente peridico com partida ................................................................. 74.2.5 Regime tipo S6 Regime de funcionamento contnuo peridico ............................................................ 74.2.6 Regime tipo S10 Regime com cargas constantes distintas .................................................................. 75 Caractersticas nominais .............................................................................................................................. 85.1 Atribuio das caractersticas nominais..................................................................................................... 85.2 Classes de caractersticas nominais ........................................................................................................... 85.2.1 Caractersticas nominais para regime contnuo ........................................................................................ 85.2.2 Caractersticas nominais para regime de tempo limitado ......................................................................... 85.2.3 Caractersticas nominais para regime peridico ....................................................................................... 85.2.4 Caractersticas nominais para regime com cargas constantes distintas ............................................... 95.2.5 Caractersticas nominais para carga equivalente ...................................................................................... 95.3 Escolha de uma classe de caractersticas nominais ................................................................................. 95.4 Atribuio da potncia a uma classe de caractersticas nominais ........................................................ 105.5 Potncia nominal ......................................................................................................................................... 105.5.1 Geradores sncronos ................................................................................................................................... 105.5.2 Motores sncronos ....................................................................................................................................... 105.5.3 Compensadores sncronos ........................................................................................................................ 105.6 Tenso nominal ........................................................................................................................................... 105.7 Coordenao de tenses e potncias ....................................................................................................... 105.8 Mquinas com mais de um conjunto de caractersticas nominais ........................................................ 116 Condies de funcionamento no local de instalao .............................................................................. 116.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 116.2 Altitude.......................................................................................................................................................... 116.3 Temperatura mxima do ar ambiente ........................................................................................................ 116.4 Temperatura mnima do ar ambiente ......................................................................................................... 116.5 Temperatura da gua de resfriamento ...................................................................................................... 116.6 Armazenagem e transporte ........................................................................................................................ 116.7 Pureza do hidrognio de resfriamento ...................................................................................................... 127 Condies de funcionamento eltricas ..................................................................................................... 127.1 Alimentao eltrica .................................................................................................................................... 127.2 Forma e simetria de tenses e correntes.................................................................................................. 127.2.1 Motores sncronos ....................................................................................................................................... 127.2.2 Geradores sncronos ................................................................................................................................... 137.2.3 Mquinas sncronas .................................................................................................................................... 137.3 Variaes de tenso e de freqncia durante o funcionamento ............................................................ 147.4 Mquinas trifsicas funcionando em sistemas no aterrados ............................................................... 157.5 Nveis suportveis de tenso (pico e gradiente) ...................................................................................... 157.6 Condies de funcionamento especiais ................................................................................................... 158 Desempenho trmico e ensaios trmicos................................................................................................. 17

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iv ABNT 2007 - Todos os direitos reservados

8.1 Classificao trmica .................................................................................................................................. 178.2 Fluido refrigerante de referncia ............................................................................................................... 178.3 Condies para ensaios trmicos ............................................................................................................. 188.3.1 Alimentao eltrica .................................................................................................................................... 188.3.2 Temperatura da mquina antes do ensaio................................................................................................ 188.3.3 Temperatura do fluido refrigerante ............................................................................................................ 188.3.4 Medio da temperatura do fluido refrigerante durante o ensaio .......................................................... 188.4 Elevao de temperatura de uma parte de uma mquina ....................................................................... 188.5 Mtodos de determinao da temperatura ............................................................................................... 198.5.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 198.5.2 Mtodo da variao da resistncia ............................................................................................................ 198.5.3 Mtodo dos detectores de temperatura embutidos (DTE) ...................................................................... 198.5.4 Mtodo termomtrico .................................................................................................................................. 198.6 Determinao da temperatura do enrolamento ........................................................................................ 198.6.1 Escolha do mtodo ...................................................................................................................................... 198.6.2 Determinao pelo mtodo da variao da resistncia .......................................................................... 208.6.3 Determinao pelo mtodo dos detectores de temperatura embutidos (DTE) ..................................... 228.6.4 Determinao pelo mtodo termomtrico ................................................................................................ 238.7 Durao dos ensaios trmicos .................................................................................................................. 238.7.1 Caractersticas nominais para regime contnuo ...................................................................................... 238.7.2 Caractersticas nominais para regime de tempo limitado ....................................................................... 238.7.3 Caractersticas nominais para regime peridico ..................................................................................... 238.7.4 Caractersticas nominais para regime no peridico e para regime com cargas constantes distintas

....................................................................................................................................................................... 238.8 Medio da temperatura dos mancais ...................................................................................................... 238.9 Limites de temperatura e de elevao de temperatura ........................................................................... 248.9.1 Enrolamentos resfriados indiretamente.................................................................................................... 248.9.2 Enrolamentos resfriados diretamente ....................................................................................................... 268.9.3 Correes para levar em conta a pureza do hidrognio durante o ensaio ........................................... 268.9.4 Enrolamentos permanentemente curto-circuitados, ncleos magnticos e todos os componentes

estruturais (excluindo mancais) que estejam ou no em contato direto com a isolao ................... 278.9.5 Anis coletores, abertos ou fechados, e suas escovas e porta-escovas ............................................. 279 Outras caractersticas de desempenho e ensaios ................................................................................... 309.1 Ensaio de tenso suportvel ...................................................................................................................... 309.1.1 Ensaio de tenso suportvel em mquinas novas .................................................................................. 309.1.2 Ensaio de tenso suportvel em mquinas reenroladas ........................................................................ 339.2 Sobrecorrente ocasional............................................................................................................................. 339.2.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 339.2.2 Geradores sncronos ................................................................................................................................... 349.2.3 Motores sncronos ....................................................................................................................................... 349.3 Excesso momentneo de conjugado para motores ................................................................................ 349.3.1 Motores sncronos polifsicos ................................................................................................................... 349.3.2 Motores sncronos monofsicos ............................................................................................................... 349.4 Sobrevelocidade .......................................................................................................................................... 349.5 Corrente de curto-circuito .......................................................................................................................... 359.6 Ensaio de suportabilidade de curto-circuito ............................................................................................ 359.7 Distoro harmnica total (DHT) ............................................................................................................... 359.7.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 359.7.2 Limites .......................................................................................................................................................... 359.7.3 Ensaios ......................................................................................................................................................... 3610 Placas de identificao ............................................................................................................................... 3610.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 3610.2 Marcao ...................................................................................................................................................... 3610.3 Lista de informaes constantes nas placas de identificao ............................................................... 3711 Requisitos diversos ..................................................................................................................................... 3811.1 Aterramento de mquinas .......................................................................................................................... 3811.2 Chaveta(s) da ponta de eixo ....................................................................................................................... 3912 Tolerncias ................................................................................................................................................... 39

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13 Compatibilidade eletromagntica (CEM) ................................................................................................... 4013.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 4013.2 Imunidade ..................................................................................................................................................... 4113.2.1 Mquinas que no incorporam circuitos eletrnicos .............................................................................. 4113.2.2 Mquinas que incorporam circuitos eletrnicos ..................................................................................... 4113.3 Emisso ........................................................................................................................................................ 4113.3.1 Mquinas sem escovas ............................................................................................................................... 4113.3.2 Mquinas com escovas ............................................................................................................................... 4113.4 Ensaios de imunidade ................................................................................................................................. 4113.5 Ensaios de emisso .................................................................................................................................... 4113.5.1 Mquinas sem escovas ............................................................................................................................... 4113.5.2 Mquinas com escovas ............................................................................................................................... 4114 Segurana .................................................................................................................................................... 4115 Inspeo ....................................................................................................................................................... 4215.1 Relao de ensaios ..................................................................................................................................... 4215.2 Classificao dos ensaios .......................................................................................................................... 42Relao dos ensaios.................................................................................................................................................. 43Anexo A(normativo) Figuras ................................................................................................................................... 44Anexo B(informativo) Guia para a aplicao do regime tipo S10 e para a obteno do valor da expectativa

de vida trmica relativa (TL) ....................................................................................................................... 52Anexo C(informativo) Limites de compatibilidade eletromagntica (CEM) ....................................................... 53Anexo D(normativo) Medio da tangente do ngulo de perdas e outros ensaios para mquinas de alta-

tenso ........................................................................................................................................................... 54D.1 Generalidades .............................................................................................................................................. 54D.2 Ensaios ......................................................................................................................................................... 54D.3 Ensaio de rotina ........................................................................................................................................... 54D.4 Ensaio adicional por amostragem ............................................................................................................. 55D.5 Ensaios em enrolamentos curados no estator ........................................................................................ 56D.5.1 Ensaios no enrolamento completo ............................................................................................................ 56

D.5.2 Ensaio em elementos individuais do enrolamento .................................................................................. 56

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Prefcio

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) o Frum Nacional de Normalizao. As Normas Brasileiras,cujo contedo de responsabilidade dos Comits Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de NormalizaoSetorial (ABNT/ONS) e das Comisses de Estudo Especiais Temporrias (ABNT/CEET), so elaboradas porComisses de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores,consumidores e neutros (universidades, laboratrios e outros).

A ABNT NBR 5117 foi elaborada no Comit Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), pela Comisso de Estudode Mquinas Sncronas (CE-03:020.02). O seu 1 Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital n 10,de 30.09.2003, com nmero Projeto ABNT NBR 5117. O Projeto circulou em Consulta Nacional conformeEdital n 07, de 03.07.2006, com o nmero de 2 Projeto ABNT NBR 5117.

Esta Norma baseada nas IEC 60034-1:2004, IEC 60050(411):1996 e EN 50209:1998.

Esta segunda edio cancela e substitui a edio anterior (ABNT NBR 5117:1984), a qual foi tecnicamenterevisada.

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NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 5117:2007

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Mquina eltrica girante Mquina sncrona Especificao

1 Escopo

Esta Norma estabelece os requisitos bsicos a serem atendidos pelas mquinas sncronas.

NOTA As mquinas sncronas abrangidas por esta Norma podem estar sujeitas a requisitos novos, modificadosou complementares de outras normas ou publicaes, como, por exemplo: ABNT NBR 5363:1998 e IEC 60092-301:1980.

Esta Norma no se aplica a mquinas sncronas para veculos de trao (ver ABNT NBR 8149).

2 Referncias normativas

Os documentos relacionados a seguir so indispensveis aplicao deste documento. Para referncias datadas,aplicam-se somente as edies citadas. Para referncias no datadas, aplicam-se as edies mais recentesdo referido documento (incluindo emendas).

ABNT NBR 5052:1984 Mquina sncrona Ensaios Mtodo de ensaio

ABNT NBR 5110:1977 Mquinas eltricas girantes Classificao dos mtodos de resfriamento

ABNT NBR 5432:1983 Mquina eltrica girante Dimenses e potncias nominais Padronizao

ABNT NBR 5457:1980 Eletrotcnica e eletrnica Mquinas girantes - Terminologia

ABNT NBR 6936:1992 Tcnicas de ensaios eltricos de alta-tenso - Procedimento

ABNT NBR 7844:1983 Identificao dos terminais e das terminaes de equipamentos eltricos Disposiesgerais para identificao por meio de notao alfanumrica - Procedimento

ABNT NBR 9884:1987 Mquinas eltricas girantes Graus de proteo proporcionados pelos invlucros Especificao

ABNT NBR 10840:1989 Mquinas eltricas girantes Turbo mquinas sncronas - Especificao

IEC 60027-1:1992 Letter symbols to be used in electrical technology Part 1: General

IEC 60027-4:2006 Letter symbols to be used in electrical technology Part 4: Rotating electric machines

IEC 60034-2 Am2:1996 Rotating electrical machines Part 2: Methods for determining losses and efficiency ofrotating electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicles)

IEC 60034-9:2003 Rotating electrical machines Part 9: Noise limits

IEC 60034-14:2003 Rotating electrical machines Part 14: Mechanical vibration of certain machines with shaftheights 56 mm and higher Measurement, evaluation and limits of vibration severity

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2 ABNT 2007 - Todos os direitos reservados

IEC 60034-15:1995 Rotating electrical machines Part 15: Impulse voltage withstand levels of rotating a.c.machines with form-wound stator coils

IEC 60034-18 Rotating electrical machines - Part 18: Functional evaluation of insulation systems Sections: all

IEC 60050(411):1996 International electrotechnical vocabulary Chapter 411: Rotating machinery

IEC 60204-1:2005 Safety of machinery Electrical equipment of machines Part 1: General requirements

IEC 60204-11:2000 Safety of machinery Electrical equipment of machines Part 11: Requirements for HVequipment for voltages above 1 000 V a.c. or 1 500 V d.c. and not exceeding 36 kV

IEC 60279:1969 Measurement of the winding resistance of an a.c. machine during operation at alternative voltage

IEC 61986:2002 Rotating electrical machines Equivalent loading and super-position techniques Indirect testingto determine temperature rise

IEC 62114:2001 Electrical insulation systems Thermal classification

CISPR 11:2004 Industrial, scientific and medical (ISM) radiofrequency equipment Electromagnetic disturbancecharacteristics Limits and methods of measurement

CISPR 16 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods Sections: all

ISO 1680:1999 Acoustics Test code for the measurement of airborne noise emitted by rotating electricalmachines

ISO 10816 Mechanical vibrationEvaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts Parts: all

EN 50209:1998 Rotating electrical machines Test of insulation of bars and coils of highvoltage machines

3 Termos e definies

Para o propsito deste documento, os termos e definies dados na ABNT NBR 5457 e o que segue aplicvel.

NOTA 1 Os nmeros entre parnteses correspondem aos mesmos termos da publicao IEC 60050(411).

NOTA 2 Para outras definies referentes a mtodos de resfriamento, que no sejam as de 3.11, 3.12, 3.19, 3.20, 3.21e 3.31, ver ABNT NBR 5110.

NOTA 3 Para esta Norma, o termo acordo significa acordo entre o fabricante e o comprador.

3.1caractersticas nominais (IEV 411-51-24)conjunto de valores nominais e condies de funcionamento

3.2carga (IEV 411-51-01)conjunto de valores de grandezas eltricas e mecnicas que caracterizam as solicitaes impostas a uma mquinagirante, por um circuito eltrico ou um dispositivo mecnico, em um dado instante

3.3ciclo de regime (IEV 411-51-07)variao de carga com o tempo, que pode ou no se repetir, e na qual o tempo do ciclo demasiadamente curto

para que se atinja o equilbrio trmico

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3.4conjugado com rotor bloqueado (IEV 411-48-06)menor conjugado medido que o motor desenvolve em sua ponta de eixo, com seu rotor bloqueado em qualquerposio angular, sob tenso e freqncia nominais

3.5conjugado mximo em sincronismo (de um motor sncrono)maior valor do conjugado que o motor sncrono desenvolve na velocidade sncrona, sob tenso, freqnciae corrente de campo nominais

3.6constante de tempo trmica equivalenteconstante de tempo que, substituindo vrias constantes de tempo individuais, determina aproximadamente aevoluo de temperatura em um enrolamento aps uma variao de corrente em degrau

3.7corrente com rotor bloqueado (IEV 411-48-16)

maior valor eficaz da corrente absorvida pelo motor, em regime permanente, com o seu rotor bloqueado emqualquer posio angular, sob tenso e freqncia nominais

3.8efeito de inrciasoma (integral) dos produtos dos pesos elementares de um corpo pelos quadrados do dobro de suas distnciasradiais ao eixo de referncia.

NOTA 1 Esta grandeza designada pelo smbolo literal GD2e expressa em N.m2(newton-metro quadrado).

NOTA 2 GD2 = 4gJ, sendo GD2 em N.m2 (newton-metro quadrado), J (momento de inrcia) em kg.m2 (quilograma-metroquadrado) e g (acelerao da gravidade local) em m/s2(metro por segundo, por segundo).

3.9enrolamento encapsulado (IEV 411-39-06)enrolamento completamente envolvido ou selado por isolao moldada

3.10enrolamento pr-formado (IEV 411-38-11)enrolamento regular constitudo de bobinas ou barras que recebem a sua forma definitiva antes de serem colocadasna mquina

3.11enrolamento resfriado diretamente (IEV 411-44-08)enrolamento resfriado principalmente por um fluido refrigerante circulando em contato direto com a parte resfriada,atravs de condutores ocos, tubos, dutos ou canais que, independentemente de sua orientao, fazem parte

integrante do enrolamento, internamente isolao principal

3.12enrolamento resfriado indiretamente (IEV 411-44-09)todo enrolamento que no resfriado diretamente

NOTA Nos casos em que no for mencionado diretamente ou indiretamente, o enrolamento considerado resfriadoindiretamente.

3.13ensaios de rotinaensaios efetuados em cada mquina para comprovar que ela foi construda e montada corretamente, que se achamecnica e eletricamente em perfeitas condies de funcionamento e essencialmente idntica (s) mquina(s)submetida(s) aos ensaios de tipo

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3.14ensaios de tipoensaios efetuados em uma ou mais mquinas fabricadas conforme um certo projeto para determinar suascaractersticas e comprovar que ela(s) satisfaz(em) os requisitos especificados

3.15ensaios especiaisensaios no considerados de tipo ou de rotina

3.16ensaio por amostragem ao acaso de bobinas ou barrasensaio realizado em bobinas ou barras que representam adequadamente a configurao do elemento terminadoa ser utilizado na mquina, com a finalidade de avaliar o projeto bsico, o tipo de material e os procedimentose processos de fabricao utilizados no sistema de isolao

3.17equilbrio trmico (IEV 411-51-08)

estado alcanado quando as elevaes de temperatura das diversas partes da mquina no variam mais que umgradiente de 2 K (kelvin) por hora

NOTA O equilbrio trmico pode ser determinado do grfico da elevao de temperatura em funo do tempo quandoas retas entre pontos no comeo e no fim de dois intervalos de tempo razoveis sucessivos tiverem cada uma um gradientemenor que 2 K por hora.

3.18fator de durao do ciclo (IEV 411-51-09)razo entre o perodo de funcionamento em carga, incluindo a partida e a frenagem eltrica, e a durao do ciclo deregime, expressa em porcentagem

3.19

fluido refrigerante (IEV 411-44-02)fluido lquido ou gasoso, por intermdio do qual o calor transferido

3.20fluido refrigerante primrio (IEV 411-44-03)fluido lquido ou gasoso que, estando a uma temperatura inferior quela das partes da mquina com as quais estem contato, remove o calor dessas partes

3.21fluido refrigerante secundrio (IEV 411-44-04)fluido lquido ou gasoso que, estando a uma temperatura inferior quela do fluido refrigerante primrio, removeo calor deste fluido refrigerante primrio por meio de um trocador de calor ou atravs da superfcie externada mquina

3.22funcionamento em vazio (IEV 411-51-02)condio de funcionamento de uma mquina girando com potncia de sada nula (mantidas as outras condiesnormais de funcionamento)

3.23isolao suplementarisolao adicional e independente da isolao principal, destinada a assegurar proteo contra choques eltricos nocaso de falha da isolao principal

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3.24medio da tangente do ngulo de perdasmedio das perdas dieltricas de uma isolao a valores especificados de temperatura, de freqncia e de tenso ousolicitao dieltrica, na qual as perdas dieltricas so expressas em termos da tangente do complemento do

ngulo do fator de potncia da isolao

3.25momento de inrciasoma (integral) dos produtos das massas elementares de um corpo pelos quadrados de suas distncias radiaisao eixo de referncia

NOTA Esta grandeza designada pelo smbolo literal J e expressa em kg.m2(quilograma-metro quadrado).

3.26plena carga (IEV 411-51-10)carga que solicita uma mquina a funcionar nas suas caractersticas nominais

3.27potncia nominalvalor da potncia de sada includo nas caractersticas nominais

3.28regime (IEV 411-51-06)indicao das cargas s quais a mquina submetida, incluindo, se aplicvel, perodos de partida, de frenagemeltrica, de funcionamento em vazio e de repouso, bem como as suas duraes e a sua seqncia no tempo

3.29regime tipo (IEV 411-51-13)regime contnuo, de tempo limitado ou peridico, incluindo uma ou mais cargas que permanecem constantes para adurao especificada, ou regime no peridico no qual geralmente a carga e a velocidade variam em uma faixa

de funcionamento admissvel

3.30repouso (IEV 411-51-03)ausncia completa de movimento e de alimentao eltrica ou de acionamento mecnico

3.31resfriamento (IEV 411-44-01)processo pelo qual o calor resultante das perdas que ocorrem em uma mquina transferido para um fluidorefrigerante primrio, o qual pode ser continuamente renovado ou resfriado por um fluido refrigerante secundrio emum trocador de calor

3.32tangente do ngulo de perdas

tgrazo das perdas dieltricas de um sistema de isolao para a potncia aparente necessria para estabelecer umatenso alternada atravs dele, de amplitude e freqncia especificadas, com a isolao a uma temperaturaespecificada

NOTA Outros termos utilizados para esta caracterstica so tangente de delta, fator de dissipao e fator de perdasdieltricas.

3.33tenso nominalUN

tenso de linha nos terminais da mquina qual so referidas as outras caractersticas nominais

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3.34tolernciadesvio permitido entre o valor declarado de uma grandeza e o valor medido

3.35valor de plena carga (IEV 411-51-11)valor de uma grandeza para uma mquina funcionando a plena carga

NOTA Este conceito aplicvel potncia, ao conjugado, corrente, velocidade etc.

3.36valor nominal (IEV 411-51-23)valor de uma grandeza atribudo, geralmente pelo fabricante, a uma condio de funcionamento especificadade uma mquina

3.37variao da tangente do ngulo de perdas

tgdiferena entre as tangentes do ngulo de perdas medidas a duas tenses aplicadas ao sistema de isolao,geralmente com diferena de valores de 0,2 UN, mantidas as demais condies

4 Regimes

4.1 Especificao de regime

responsabilidade do comprador especificar o regime. O comprador pode descrever o regime por um dosseguintes mtodos:

a) numericamente, onde a carga no varia ou varia de forma conhecida;

b) graficamente, por uma representao de grandezas variveis em funo do tempo;

c) pela escolha de um dos regimes tipo mencionados em 4.2 ou eventualmente de algum outro constanteda IEC 60034-1, que seja ao menos to severo quanto o regime previsto.

O regime tipo deve ser designado pela abreviao apropriada especificada em 4.2, em seguida ao valor da carga.

Uma expresso para o fator de durao do ciclo indicada em cada figura apropriada do regime tipo. Normalmenteo comprador no pode fornecer o valor do momento de inrcia do motor (JM) nem a expectativa de vida trmicarelativa (TL) (ver anexo B). Estes valores so fornecidos pelo fabricante.

Quando o comprador no especificar o regime, o fabricante deve assumir que o regime tipo S1 (regime contnuo) aplicvel.

4.2 Regimes tipo

4.2.1 Regime tipo S1 Regime contnuo

Funcionamento com carga constante mantida por tempo suficiente para que o equilbrio trmico seja atingido(ver figura A.1).

A abreviao apropriada S1.

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4.2.2 Regime tipo S2 Regime de tempo limitado

Funcionamento com carga constante por um tempo determinado, inferior ao necessrio para atingir o equilbriotrmico, seguido por um tempo de repouso de durao suficiente para que o gradiente entre as temperaturas da

mquina e do fluido refrigerante se reduza a 2 K (ver figura A.2).

A abreviao apropriada S2, seguida pela indicao da durao do regime.

EXEMPLO S2 60 min.

4.2.3 Regime tipo S3 Regime intermitente peridico

Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um tempo de funcionamento com carga constante eum tempo de repouso. Neste regime o ciclo tal que a corrente de partida no afeta significativamente a elevaode temperatura (ver figura A.3).

A abreviao apropriada S3, seguida pelo fator de durao do ciclo.

EXEMPLO S3 25%.

NOTA Regime peridico implica que o equilbrio trmico no atingido durante o tempo em carga.

4.2.4 Regime tipo S4 Regime intermitente peridico com partida

Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um tempo de partida significativo, um tempo defuncionamento com carga constante e um tempo de repouso (ver figura A.4).

A abreviao apropriada S4, seguida pelo fator de durao do ciclo, pelo momento de inrcia do motor (JM)e pelo momento de inrcia da carga (JEXT), ambos referidos ao eixo do motor.

EXEMPLO S4 25% JM = 0,15 kg.m2 JEXT = 0,7 kg.m

2

4.2.5 Regime tipo S6 Regime de funcionamento contnuo peridico

Seqncia de ciclos de regime idnticos, cada qual incluindo um tempo de funcionamento com carga constante eum tempo de funcionamento em vazio, mas sem tempo de repouso (ver figura A.5).

A abreviao apropriada S6, seguida pelo fator de durao do ciclo.

EXEMPLO S6 40%.

4.2.6 Regime tipo S10 Regime com cargas constantes distintas

Regime incluindo um nmero especfico de valores distintos de cargas (ou cargas equivalentes), cada carga sendomantida por tempo suficiente para que o equilbrio trmico seja atingido (ver figura A.6). A carga mnima durante umciclo de regime pode ter o valor zero (funcionamento em vazio ou repouso).

A abreviao apropriada S10, seguida pelos valores de p/t em p.u. (por unidade) para as diferentes cargase suas duraes respectivas e do valor TLem p.u. (por unidade) para a expectativa de vida trmica do sistemade isolao. O valor de referncia para a expectativa de vida trmica a vida trmica esperada nas caractersticasnominais para o regime contnuo e nos limites admissveis de elevao de temperatura, baseados no regimetipo S1. Para um tempo de repouso, a carga dever ser indicada pela letra r.

EXEMPLO S10 p/t= 1,1/0,4; 1/0,3; 0,9/0,2; r/ 0,1 TL= 0,6

O valor de TLdeve ser arredondado para o mltiplo de 0,05 mais prximo. O anexo B fornece as indicaes sobreo significado deste parmetro e a determinao de seu valor.

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Para este regime tipo, uma carga constante adequadamente escolhida e baseada no regime tipo S1 deve sertomada como valor de referncia (Prefna figura A.6) para as cargas distintas. Na converso para valores em p.u.,considerar parape tos valores de base Prefe Tc, respectivamente.

NOTA Os valores distintos de cargas so usualmente cargas equivalentes obtidas pela integrao em funo do tempo.No necessrio que cada ciclo de carga seja exatamente o mesmo, mas somente que cada carga dentro de um ciclo sejaaplicada por tempo suficiente para que o equilbrio trmico seja atingido, e que cada ciclo de carga possa ser integrado para dara mesma expectativa de vida trmica relativa.

5 Caractersticas nominais

5.1 Atribuio das caractersticas nominais

As caractersticas nominais devem ser atribudas pelo fabricante. Ao atribuir as caractersticas nominais,o fabricante deve escolher uma das classes de caractersticas nominais definidas em 5.2.1 a 5.2.5. A designaoda classe de caractersticas nominais deve ser escrita aps a potncia nominal. Se nenhuma designao forestipulada, as caractersticas nominais para regime contnuo so aplicveis.

Quando componentes auxiliares (tais como reatores, capacitores etc.) so inseridos pelo fabricante como partesda mquina, os valores nominais devem ser referidos aos terminais de alimentao do conjunto completo.

NOTA Isto no se aplica a transformadores de potncia conectados entre a mquina e a fonte de alimentao.

Uma ateno especial necessria quando se atribuem caractersticas nominais a mquinas alimentadaspor ou que alimentam conversores estticos, pois os harmnicos de tenso e de corrente resultantes dessascondies de funcionamento, alm de aumentar as perdas no cobre e no ferro dessas mquinas, com conseqentesobreaquecimento, bem como as solicitaes dieltricas na isolao dos enrolamentos, podem provocar outrosefeitos indesejveis como aumento de rudo nas mquinas e em transformadores, operao incorreta de aparelhos

de medio e proteo, interferncias em sistemas de telefonia etc.

5.2 Classes de caractersticas nominais

5.2.1 Caractersticas nominais para regime contnuo

Caractersticas nominais com as quais a mquina pode funcionar durante um perodo ilimitado, conformeos requisitos desta Norma.

Esta classe de caractersticas nominais corresponde ao regime tipo S1 e designada como classe para o regimetipo S1.

5.2.2 Caractersticas nominais para regime de tempo limitado

Caractersticas nominais com as quais a mquina pode funcionar durante um perodo limitado, partindo temperatura ambiente e conforme os requisitos desta Norma.

Esta classe de caractersticas nominais corresponde ao regime tipo S2 e designada como classe para o regimetipo S2.

5.2.3 Caractersticas nominais para regime peridico

Caractersticas nominais com as quais a mquina pode funcionar em ciclos de regime, conforme os requisitos destaNorma.

Esta classe de caractersticas nominais corresponde a um dos regimes peridicos tipo S3, S4 ou S6, e designadacomo classe para o regime tipo correspondente.

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Salvo especificao diferente, a durao de um ciclo de regime deve ser 10 min e o fator de durao do ciclo deveter um dos seguintes valores: 15%, 25%, 40% ou 60%.

5.2.4 Caractersticas nominais para regime com cargas constantes distintas

Caractersticas nominais com as quais a mquina pode funcionar com a associao de cargas do regime tipo S10,durante um tempo ilimitado, conforme os requisitos desta Norma. A carga mxima admissvel dentro de um ciclodeve levar em considerao todas as partes da mquina como, por exemplo, o sistema de isolao (no que serefere validade da lei exponencial para a expectativa de vida trmica relativa), os mancais (no que se refere temperatura) e outras partes (no que se refere dilatao trmica). Salvo especificao de outras normas, a cargamxima no deve exceder 1,15 vez o valor da carga baseado no regime tipo S1. A carga mnima pode ter o valorzero, quando a mquina funcionar em vazio ou estiver em repouso. Consideraes sobre a aplicao desta classede caractersticas nominais so apresentadas no anexo B.

Esta classe de caractersticas nominais corresponde ao regime tipo S10 e designada como classe para o regimetipo S10.

NOTA Outras normas apropriadas podem especificar a carga mxima em termos de limite de temperatura ou de elevaode temperatura do enrolamento ao invs de um valor relativo de carga baseado no regime tipo S1.

5.2.5 Caractersticas nominais para carga equivalente

Caractersticas nominais, para fins de ensaio, com as quais a mquina pode funcionar a carga constante at que oequilbrio trmico seja atingido e que conduzem mesma elevao de temperatura do enrolamento estatrico que aelevao mdia durante um ciclo de carga do regime tipo especificado.

NOTA A determinao de caractersticas nominais equivalentes deve levar em conta as variaes de carga, velocidadede rotao e resfriamento do ciclo de servio.

Esta classe de caractersticas nominais, se aplicada, designada por equ".

5.3 Escolha de uma classe de caractersticas nominais

5.3.1 Uma mquina fabricada para aplicao geral deve ter caractersticas nominais para funcionamentoem regime contnuo e ser capaz de funcionar no regime tipo S1.

Quando o comprador no especificar o regime, aplica-se o regime tipo S1 e as caractersticas nominais atribudasdevem ser para regime contnuo.

5.3.2 Quando uma mquina for prevista com caractersticas nominais para regime de tempo limitado, estasdevem ser baseadas no regime tipo S2 (ver 4.2.2).

5.3.3 Quando uma mquina for prevista para alimentar cargas variveis ou cargas que incluem um tempode funcionamento em vazio ou tempo em repouso, as caractersticas nominais devem ser para um regime peridicobaseado em um dos regimes tipo S3, S4 ou S6 (ver 4.2.3, 4.2.4 e 4.2.5).

5.3.4 Quando uma mquina for prevista para alimentar cargas constantes distintas que incluem tempoem sobrecarga ou tempo de funcionamento em vazio ou em repouso, as caractersticas nominais devem ser paraum regime com cargas constantes distintas baseadas no regime tipo S10 (ver 4.2.6).

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5.4 Atribuio da potncia a uma classe de caractersticas nominais

Na determinao das caractersticas nominais, observar o seguinte:

a) para os regimes tipo S1, S2, S3, S4 e S6, o(s) valor(es) especificado(s) da(s) carga(s) constante(s) deve(m) sera(s) potncia(s) nominal(is) (ver 4.2.1 a 4.2.5);

b) para o regime tipo S10, o valor de referncia da carga baseado no regime tipo S1 deve ser considerado apotncia nominal (ver 4.2.6).

5.5 Potncia nominal

5.5.1 Geradores sncronos

A potncia nominal a potncia aparente nos terminais; deve ser expressa em VA (volt-ampres) ou seus mltiplose acompanhada da indicao do fator de potncia.

O fator de potncia nominal de geradores sncronos deve ser 0,8 indutivo (sobreexcitado), salvo especificaodiferente do comprador.

5.5.2 Motores sncronos

A potncia nominal a potncia mecnica disponvel no eixo e deve ser expressa em W (watts) ou seus mltiplos.

NOTA Como alternativa, permitido exprimir a potncia mecnica disponvel no eixo de motores em cavalos-vapor(1 cv = 735,5 W), em carter temporrio, at a implantao definitiva do watt ou seus mltiplos como a nica unidade depotncia de motores.

5.5.3 Compensadores sncronos

A potncia nominal a potncia reativa nos terminais e deve ser expressa em var (volt-ampres reativos) ou seusmltiplos, seja na condio sobreexcitada ou subexcitada.

5.6 Tenso nominal

Para os geradores sncronos previstos para funcionar numa faixa de tenses relativamente pequena, a potncianominal e o fator de potncia nominal devem, salvo especificao diferente, ser aplicveis a qualquer tenso dentroda faixa (ver tambm 7.3).

5.7 Coordenao de tenses e potncias

No prtico construir mquinas de todas as caractersticas nominais para todas as tenses nominais.Em geral, para mquinas sncronas, com base em consideraes de projeto e fabricao, as tenses nominaispreferveis acima de 1 kV, em funo das potncias nominais, so as descritas na tabela 1.

Tabela 1 Tenses nominais preferveis acima de 1 kV

Tenso nominalkV

Potncia nominal mnimakW (ou kVA)

1,0 < UN 3,0 100

3,0 < UN 6,9 150

6,9 < UN 11,0 80011,0 < UN 15,0 2 500

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5.8 Mquinas com mais de um conjunto de caractersticas nominais

As mquinas com mais de um conjunto de caractersticas nominais devem satisfazer esta Norma, sob todosos aspectos, para cada conjunto de caractersticas nominais.

Quando uma grandeza nominal (potncia, tenso, velocidade de rotao etc.) puder assumir vrios valoresou variar de forma contnua entre dois limites, as caractersticas nominais devem ser atribudas conforme essesvalores ou limites. Este requisito no se aplica a variaes de tenso e freqncia durante o funcionamento, comodefinido em 7.3 ou a ligaes estrela-tringulo para partida.

6 Condies de funcionamento no local de instalao

6.1 Generalidades

As mquinas devem ser adequadas para as condies de funcionamento no local de instalao mencionadas

em 6.2 a 6.7. Para condies de funcionamento diferentes, ver as correes indicadas na seo 8.

6.2 Altitude

A altitude no deve ser superior a 1 000 m.

6.3 Temperatura mxima do ar ambiente

A temperatura do ar ambiente no deve ser superior a 40C.

6.4 Temperatura mnima do ar ambiente

6.4.1 A temperatura do ar ambiente no deve ser inferior a 15C para qualquer mquina, exceto as mencionadasem 6.4.2.

6.4.2 A temperatura do ar ambiente no deve ser inferior a 0C para uma mquina com qualquer das seguintescaractersticas:

a) potncia nominal superior a 3 300 kW (ou kVA) por 1 000 rpm;

b) potncia nominal inferior a 600 W (ou VA);

c) um mancal de bucha;

d) gua como fluido refrigerante primrio ou secundrio.

6.5 Temperatura da gua de resfriamento

A temperatura da gua de resfriamento na entrada de uma mquina ou de um trocador de calor ou a gua ambiente(no caso de mquinas submersveis com resfriamento atravs da superfcie externa e mquinas com resfriamentopor envoltria de gua) no deve ultrapassar + 25C nem ser inferior a + 5C.

6.6 Armazenagem e transporte

Quando temperaturas inferiores quelas especificadas em 6.4 forem esperadas durante o transporte,a armazenagem ou aps a instalao, o comprador deve informar ao fabricante e especificar a temperatura mnima

esperada.

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6.7 Pureza do hidrognio de resfriamento

6.7.1 As mquinas resfriadas a hidrognio devem ser capazes de funcionar potncia nominal sob condiesnominais com um fluido refrigerante cujo teor de hidrognio, em volume, seja igual ou superior a 95%.

NOTA Por motivos de segurana, o teor de hidrognio deve sempre ser mantido igual ou superior a 90%, admitindo-se queo outro gs na mistura seja ar.

6.7.2 Para calcular o rendimento conforme a ABNT NBR 5052, a composio normalizada da mistura gasosa,em volume, deve ser 98% de hidrognio e 2% de ar, nos valores especificados de presso e de temperatura dofluido resfriado, salvo acordo diferente. As perdas por ventilao devem ser calculadas para a densidadecorrespondente.

7 Condies de funcionamento eltricas

7.1 Alimentao eltrica

As mquinas trifsicas, de 50 Hz ou de 60 Hz, previstas para ligao direta a sistemas de distribuioou de utilizao, devem ter tenses nominais derivadas das tenses desses sistemas: os motores, das tensesde utilizao, e os geradores, das de distribuio ou de utilizao, considerando eventuais diferenas necessriasentre as tenses nos seus terminais e as nos pontos de conexo com esses sistemas.

As tenses nominais recomendadas para 60 Hz so as seguintes:

a) para motores: 220 V, 380 V, 440 V, 2 300 V, 4 000 V, 4 160 V, 6 600 V e 13 200 V;

b) para geradores: 230 V, 400 V, 460 V, 2 400 V, 4 160 V, 6 900 V e 13 800 V.

Para geradores de potncia e tenso elevadas, as tenses podem ser escolhidas com vistas otimizao doscustos e das caractersticas de funcionamento.

7.2 Forma e simetria de tenses e correntes

7.2.1 Motores sncronos

Os motores sncronos especificados para utilizao em um sistema de alimentao de freqncia fixa, supridopor um gerador de c.a. (local ou atravs de uma rede de distribuio) devem poder funcionar sob uma tensode alimentao cujo fator harmnico de tenso (FHV) seja inferior ou igual a 0,02, salvo declarao em contrriodo fabricante.

O FHVdeve ser calculado a partir da seguinte frmula:

k

n n

uFHV

2

2n

onde:

un o valor por unidade do harmnico de tenso referido tenso nominal UN;

n a ordem do harmnico (no divisvel por trs, em caso de motores trifsicos);

k = 13.

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Os motores trifsicos devem ser adequados para funcionamento num sistema trifsico de tenses tendo ocomponente de seqncia negativa no superior a 1% do componente de seqncia positiva durante um longoperodo, ou 1,5% por um curto perodo no superior a alguns minutos, e o componente de seqncia zero nosuperior a 1% do componente de seqncia positiva.

Se os valores limites do FHV e dos componentes de seqncia negativa e de seqncia zero ocorreremsimultaneamente em operao com carga nominal, a temperatura resultante no motor no deve ser prejudicial e oexcesso de elevao de temperatura resultante em relao aos limites especificados nesta Norma no deveultrapassar 10 K.

NOTA Na proximidade de cargas monofsicas elevadas (por exemplo, fornos de induo) e em reas rurais,particularmente no caso de sistemas mistos industriais e domsticos, a alimentao pode ser distorcida para alm dos limitesacima fixados. Arranjos especiais so ento necessrios.

7.2.2 Geradores sncronos

Os geradores trifsicos devem ser adequados para alimentao de circuitos em que, quando alimentados por um

sistema equilibrado de tenses senoidais:

As correntes no tenham fator harmnico de corrente (FHC) superior a 0,05;

Nem o componente de seqncia negativa, nem o componente de seqncia zero do sistema de correntesexcedam 5% do componente de seqncia positiva.

O FHCdeve ser calculado a partir da seguinte frmula:

k

n n

iFHC

2

2n

onde:

in o valor por unidade do harmnico de corrente referido corrente nominal IN;

n a ordem do harmnico;

k = 13.

Se os limites de deformao e de desequilbrio ocorrerem simultaneamente em funcionamento com carga nominal,a temperatura resultante no gerador no deve ser prejudicial e o excesso de elevao de temperatura resultante emrelao aos limites especificados nesta Norma no deve ultrapassar 10 K.

7.2.3 Mquinas sncronas

Salvo especificaes diferentes, as mquinas sncronas trifsicas devem ser capazes de funcionar continuamentenum sistema desequilibrado tal que, com nenhuma das correntes de fase excedendo a corrente nominal, a razo docomponente de seqncia negativa de corrente (I2) para a corrente nominal (IN) no exceda os valores da tabela 2,e tambm de funcionar sob condies de falta com os valores do produto de (I2/ IN)

2pelo tempo (t) no excedendoos valores da tabela 2.

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Tabela 2 Condies de funcionamento desequilibradas para mquinas sncronas

Item Tipo de mquinaValor mximo de I2/ IN

para funcionamentocontnuo

Valor mximo de (I2/ IN)2 x tem

segundos para funcionamentosob condies de falta

Mquinas de plos salientes

1 Enrolamentos com resfriamento indireto:

- Geradores

- Motores

- Compensadores sncronos

0,08

0,1

0,1

20

20

20

2 Enrolamentos da armadura e/ou do campo comresfriamento direto (interno):

- Geradores

- Motores

- Compensadores sncronos

0,05

0,08

0,08

15

15

15

Mquinas de rotor cilndrico

3 Enrolamentos do rotor com resfriamento indireto:

- a ar

- a hidrognio

0,1

0,1

15

10

4 Enrolamentos do rotor com resfriamento direto(interno)

350 MVA

> 350 e 900 MVA

> 900 e 1 250 MVA

> 1 250 e 1 600 MVA

0,08a

a

0,05

8b

5

5

a Para estas mquinas, o valor de I2/ IN calculado como segue:

4N

N

2

103

350080

S,

I

I

b Para estas mquinas, o valor de (I2/ IN)2 x t (em segundos) calculado como segue:

)(S,t)II( N 35000545082

2

onde:

SN a potncia aparente nominal em MVA (megavolt-ampres);

I2 a corrente de seqncia negativa;

IN a corrente nominal.

7.3 Variaes de tenso e de freqncia durante o funcionamento

7.3.1 Para as mquinas sncronas, as combinaes de variaes de tenso e de freqncia so classificadascomo zona A ou zona B, conforme a figura A.7 para geradores, compensadores sncronos e motores.

7.3.2 Uma mquina deve ser capaz de desempenhar sua funo principal, como especificado na tabela 3,continuamente dentro da zona A, mas pode no atender completamente suas caractersticas de desempenho tenso e freqncia nominais (ver pontos de caractersticas nominais na figura A.7), apresentando alguns desvios.As elevaes de temperatura podem ser superiores quelas sob tenso e freqncia nominais.

7.3.3 Uma mquina deve ser capaz de desempenhar sua funo principal na zona B, mas pode apresentardesvios superiores queles na zona A, no que se refere s caractersticas de desempenho tenso e freqncianominais. As elevaes de temperatura podem ser superiores s verificadas com tenso e freqncia nominais emuito provavelmente superiores quelas na zona A. Funcionamento prolongado nos limites da zona B no

recomendado.

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NOTA 1 Nas aplicaes e condies de funcionamento prticas, uma mquina , s vezes, solicitada a funcionar fora doslimites da zona A. Recomenda-se limitar tais afastamentos em valor, durao e freqncia de ocorrncia. Convm tomarmedidas corretivas, quando possvel, dentro de um tempo razovel, como, por exemplo, uma reduo de potncia.Tais medidas podem evitar uma reduo na vida da mquina devido aos efeitos da temperatura.

NOTA 2 Os limites de elevao de temperatura ou os limites de temperatura conforme esta Norma so aplicveis no pontode caractersticas nominais e podem ser progressivamente excedidos medida que o ponto de funcionamento se afasta doponto de caractersticas nominais. Para as condies nos limites extremos da zona A, as elevaes de temperatura e astemperaturas excedem em aproximadamente 10 K os limites especificados nesta Norma.

NOTA 3 Um motor deve partir no limite inferior da tenso somente se seu conjugado de partida for adequadamentecombinado com o conjugado resistente da carga, mas isto no um requisito desta seo.

Tabela 3 Funes principais das mquinas

Item Tipo de mquina Funo principal

1 Gerador, exclusive item 4Potncia aparente nominal (kVA), com fator de potncia nominal quando

este controlvel separadamente

2 Motor, exclusive item 4Conjugado nominal (N.m) com a excitao mantendo quer a correntede campo nominal, quer o fator de potncia nominal, quando este controlvel separadamente

3 Compensador sncrono, exclusive item 4Potncias reativas nominais, capacitiva e indutiva (kvar), na zonaaplicvel a um gerador (ver figura A.7), salvo acordo diferente

4Turbomquina de potncia nominal igualou superior a 1 MVA

Ver ABNT NBR 10840

7.4 Mquinas trifsicas funcionando em sistemas no aterrados

7.4.1 As mquinas trifsicas devem ser capazes de funcionar continuamente com o neutro num potencialprximo ou igual ao da terra. Elas devem tambm ser capazes de funcionar em sistemas no aterrados com umafase no potencial de terra, durante perodos pouco freqentes de curta durao, como, por exemplo, necessriospara a remoo natural de faltas. Caso se pretenda operar a mquina continuamente ou por perodos prolongadosnesta condio, necessrio que seu nvel de isolamento seja adequado para esta condio.

7.4.2 Se o enrolamento no tiver a mesma isolao nos terminais de linha e de neutro, o fabricante deve informaresse detalhe.

NOTA O aterramento ou a interconexo de pontos neutros de mquinas no deve ser efetuado sem consultaros fabricantes, devido ao risco de circulao de componentes de seqncia zero de correntes de todas as freqncias sobcertas condies de funcionamento e de possveis danos mecnicos aos enrolamentos sob condies de falta linha-neutro.

7.5 Nveis suportveis de tenso (pico e gradiente)

Para os motores o fabricante deve especificar um valor limite para o pico de tenso e para o gradiente de tensoem funcionamento contnuo.

Para os motores de tenso elevada, ver IEC 60034-15.

7.6 Condies de funcionamento especiais

O fabricante deve ser consultado para outras condies de funcionamento especiais que possam afetar aconstruo ou o funcionamento da mquina, como as mencionadas a seguir:

a) exposio a:

poeiras combustveis, explosivas, abrasivas ou condutoras;

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fibras ou partculas em suspenso, cujo acmulo possa interferir com a ventilao normal;

emanaes qumicas, gases inflamveis ou explosivos;

radiao nuclear;

vapor dgua, ar salino ou vapor de leo;

atmosferas midas ou muito secas, calor radiante, infestao de insetos ou atmosferas propcias aocrescimento de fungos;

choque ou vibrao anormal, proveniente de fontes externas;

esforo axial ou radial anormal, imposto ao eixo da mquina;

b) funcionamento em que:

o desvio da tenso e/ou freqncia dos valores nominais excessivo;

a altitude e as temperaturas do ar ambiente e da gua de resfriamento no local da instalao ultrapassamos limites fixados na seo 6;

limites de nveis de rudo inferiores aos especificados na IEC 60034-9 so requeridos;

o neutro do gerador solidamente aterrado(s para geradores);

o acionamento feito atravs de correias em V, correias planas, correntes ou redutores;

as cargas acionadas so de elevada inrcia (s para motores);

a carga acionada do tipo alternativo (bombas e compressores alternativos)(s para motores);

c) funcionamento a velocidades diferentes da nominal;

d) funcionamento em locais insuficientemente ventilados, em poos ou em posio inclinada;

e) funcionamento quando sujeito a:

vibrao torsional, especialmente quando os geradores so acionados por motores que produzempulsaes peridicas do conjugado (s para geradores);

cargas no lineares ou desequilibradas excessivas

(s para geradores);

cargas que causem impacto torsional(s para motores);

sobrecargas anormais repetitivas(s para motores);

partidas freqentes(s para motores);

partida com tenso reduzida (s para motores);

f) operaes com conversores.

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8 Desempenho trmico e ensaios trmicos

8.1 Classificao trmica

Uma classe trmica, conforme a IEC 62114, deve ser atribuda aos sistemas de isolao utilizados nas mquinas. Aclasse trmica deve ser designada pelo valor numrico da mxima temperatura de utilizao, em graus Celsius,para a qual o sistema de isolao adequado. permitido acrescentar ao valor numrico, entre parnteses,a designao histrica por letra.

responsabilidade do fabricante da mquina interpretar os resultados obtidos no ensaio de durabilidade trmica deacordo com as sees aplicveis da IEC 60034-18.

NOTA 1 A classe trmica de um novo sistema de isolao no deve ser considerada diretamente relacionada coma capacidade trmica dos diferentes materiais que o constituem.

NOTA 2 aceitvel continuar a utilizar um sistema de isolao existente quando ele mostrar experincia de servio satisfatria.

8.2 Fluido refrigerante de referncia

O fluido refrigerante de referncia para um dado mtodo de resfriamento da mquina est especificado na tabela 4.Se um terceiro fluido refrigerante for utilizado, a elevao de temperatura deve ser medida acima da temperatura dofluido refrigerante primrio ou secundrio, como especificado na tabela 4.

NOTA Uma mquina pode ser resfriada de tal modo que vrios itens da tabela 4 sejam aplicveis; neste caso, diferentesfluidos refrigerantes podem servir de referncia para diferentes enrolamentos.

Tabela 4 Fluido refrigerante de referncia

ItemFluido

refrigerante

primrio

Mtodo de

resfriamento

Fluidorefrigerante

secundrio

Tabeladesta

Norma

A tabela citada nacoluna 5 especifica

os limites de

Fluido refrigerante

de referncia1 Ar Indireto Nenhum 7 Elevao de

temperaturaAr ambiente

2 Ar Indireto Ar 7Temperatura de referncia:

40C

3 Ar Indireto gua 7

Fluido refrigerante na entradada mquina ou gua

ambientea

Temperatura de referncia do

4 Hidrognio Indireto gua 8

gs refrigerante na entrada damquina: 40C

Temperatura de referncia dagua ambiente: 25C

5 Ar Direto Nenhum 11 Temperatura Ar ambiente

6 Ar Direto Ar 11Temperatura de referncia:

40C

7 Ar Direto gua 11Gs na entrada da mquinaou lquido na entrada dos

enrolamentos

8Hidrognio ou

lquidoDireto gua 11

Temperatura de referncia:40C

aAs caractersticas nominais de uma mquina com resfriamento indireto e trocador de calor resfriado a gua podem ser atribudas

utilizando quer o fluido refrigerante primrio, quer o fluido refrigerante secundrio como fluido refrigerante de referncia (ver 10.3 parainformao a ser dada na placa de identificao). Uma mquina submersvel com resfriamento atravs da superfcie externa ou umacom resfriamento por envoltria de gua deve ter as caractersticas nominais atribudas com base no fluido refrigerante secundrio

como fluido de referncia.

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8.3 Condies para ensaios trmicos

8.3.1 Alimentao eltrica

Durante o ensaio trmico de um motor sncrono, o FHV (fator harmnico de tenso) da alimentao no deveultrapassar 0,015 e o componente de seqncia negativa do sistema de tenses deve ser inferior a 0,5%do componente de seqncia positiva, sendo eliminada a influncia do componente de seqncia zero.

Mediante acordo, o componente de seqncia negativa do sistema de correntes pode ser medido em lugardo componente de seqncia negativa do sistema de tenses. O componente da seqncia negativa do sistema decorrentes no deve ultrapassar 2,5% do componente de seqncia positiva.

8.3.2 Temperatura da mquina antes do ensaio

Quando a temperatura de um enrolamento for para ser determinada a partir do aumento da resistncia,a temperatura inicial do enrolamento no deve diferir da temperatura do fluido refrigerante em mais de 2 K.

Quando uma mquina for para ser ensaiada com caractersticas nominais para regime de tempo limitado(regime tipo S2), sua temperatura no incio do ensaio trmico no deve diferir em mais de 5 K da temperatura dofluido refrigerante.

8.3.3 Temperatura do fluido refrigerante

Uma mquina pode ser ensaiada a qualquer temperatura conveniente do fluido refrigerante. Ver tabela 10(para enrolamentos resfriados indiretamente) ou tabela 13 (para enrolamentos resfriados diretamente).

8.3.4 Medio da temperatura do fluido refrigerante durante o ensaio

O valor a ser considerado para a temperatura do fluido refrigerante durante o ensaio deve ser a mdia das leiturasdos detectores de temperatura, efetuadas a intervalos de tempo iguais durante a ltima quarta parte da durao doensaio. A fim de reduzir erros devidos ao retardo com o qual a temperatura de grandes mquinas segue asvariaes de temperatura do fluido refrigerante, todas as precaues adequadas devem ser tomadas paraminimizar tais variaes.

8.3.4.1 Mquinas abertas ou mquinas fechadas sem trocadores de calor (resfriadas pelo ar ambienteou gs)

A temperatura do ar ambiente ou gs deve ser medida por meio de vrios detectores de temperatura colocados empontos diferentes em torno e a meia altura da mquina, a uma distncia de 1 m a 2 m dela e protegidos de todaradiao de calor e de correntes de ar.

8.3.4.2 Mquinas resfriadas por ar ou gs proveniente de fonte remota atravs de dutos de ventilaoe mquinas com trocadores de calor montados separadamente

A temperatura do fluido refrigerante primrio deve ser medida onde ele entra na mquina.

8.3.4.3 Mquinas fechadas com trocadores de calor montados ou incorporados na mquina

A temperatura do fluido refrigerante primrio deve ser medida onde ele entra na mquina. A temperatura do fluidorefrigerante secundrio deve ser medida onde ele entra no trocador de calor.

8.4 Elevao de temperatura de uma parte de uma mquina

A elevao de temperatura de uma parte de uma mquina a diferena entre a temperatura dessa partedeterminada por mtodo apropriado, conforme 8.5, e a temperatura do fluido refrigerante, medida conforme 8.3.4.

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Para comparao com os limites de elevao de temperatura (tabela 7 ou 8) ou de temperatura (tabela 11), quandopossvel, a temperatura deve ser medida imediatamente antes da parada da mquina, ao fim do ensaio trmico,como definido em 8.7. Quando isso no for possvel, por exemplo, quando da medio direta pelo mtodo davariao da resistncia, ver 8.6.2.3.

Para mquinas ensaiadas no seu regime peridico real (regimes tipo S3 e S4), a temperatura no fim do ensaio deveser admitida como sendo aquela do meio do perodo em que ocorre o maior aquecimento no ltimo ciclo defuncionamento (ver tambm 8.7.3).

8.5 Mtodos de determinao da temperatura

8.5.1 Generalidades

Trs mtodos so aceitos para determinar a temperatura dos enrolamentos e de outras partes:

a) mtodo da variao da resistncia;

b) mtodo dos detectores de temperatura embutidos (DTE);

c) mtodo termomtrico.

Os diferentes mtodos no devem ser utilizados para uma verificao recproca.

Para ensaios indiretos de determinao de temperatura, ver IEC 61986.

8.5.2 Mtodo da variao da resistncia

A temperatura dos enrolamentos determinada a partir da variao da sua resistncia.

8.5.3 Mtodo dos detectores de temperatura embutidos (DTE)

A temperatura determinada por meio de detectores de temperatura (por exemplo: termmetros de resistncia,termopares ou termistores a semicondutores de coeficiente de temperatura negativo) embutidos na mquinadurante a fabricao, em pontos inacessveis depois da mquina montada.

8.5.4 Mtodo termomtrico

A temperatura determinada por meio de termmetros aplicados s superfcies acessveis da mquina montada.O termo termmetro inclui no s termmetros de bulbo, mas tambm termopares no embutidos e termmetrosde resistncia. Quando os termmetros de bulbo forem utilizados em pontos onde existe um campo magnticointenso, varivel ou mvel, devem ser utilizados termmetros a lcool de preferncia aos termmetros de mercrio.

8.6 Determinao da temperatura do enrolamento

8.6.1 Escolha do mtodo

8.6.1.1 Para medio da temperatura dos enrolamentos de uma mquina, o mtodo da variao da resistnciadeve ser aplicado em grande parte dos casos, conforme especificado nas tabelas 7, 8 e 11.

8.6.1.2 Para os enrolamentos do estator de mquinas de potncia nominal igual ou superior a 5 000 kW(ou kVA), o mtodo dos detectores de temperatura embutidos (DTE) deve ser utilizado.

8.6.1.3 Para as mquinas de potncia nominal inferior a 5 000 kW (ou kVA), mas superior a 200 kW (ou kVA),

o fabricante deve escolher o mtodo da variao da resistncia ou o mtodo dos detectores de temperaturasembutidos, salvo acordo contrrio.

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8.6.1.4 Para as mquinas de potncia nominal igual ou inferior a 200 kW (ou kVA), o fabricante deve escolhero mtodo da variao da resistncia por medio direta ou por superposio (ver 8.6.2.1), salvo acordo emcontrrio (ver tambm 8.6.1.5).

8.6.1.5 Para as mquinas de potncia nominal igual ou inferior a 600 W (ou VA), quando os enrolamentos noforem uniformes ou quando a execuo das conexes necessrias implicar severas complicaes,a temperatura pode ser determinada por meio de termmetros. Os limites de elevao de temperatura conforme oitem 1d da tabela 7, especificados para o mtodo da variao da resistncia, devem ser ento aplicados.

8.6.1.6 O mtodo termomtrico aceito nos seguintes casos:

a) quando for impraticvel a determinao da elevao de temperatura pelo mtodo da variao da resistncia,como, por exemplo, no caso de enrolamentos de baixa resistncia, especialmente quando a resistnciade juntas e conexes constitui uma parte considervel da resistncia total;

b) enrolamentos de um lado de bobina por ranhura (camada nica), girantes ou estacionrios;

c) durante ensaios de rotina em mquinas fabricadas em grandes quantidades.8.6.1.7 Para os enrolamentos do estator com somente um lado de bobina por ranhura, o mtodo dosdetectores de temperatura embutidos no deve ser utilizado para verificao da conformidade com esta Norma;o mtodo da variao da resistncia deve ser aplicado.

NOTA Para verificar, em servio, a temperatura de tais enrolamentos, um detector embutido no fundo da ranhura depouco valor, visto que ele indica principalmente a temperatura do ncleo. Um detector colocado entre a bobina e a cunhaacompanha muito mais fielmente a temperatura do enrolamento e , por isto, mais adequado para fins de verificao em servio.Como a temperatura ali pode ser relativamente baixa, a relao entre essa temperatura e a temperatura medida pelo mtodo davariao da resistncia deve ser determinada por um ensaio trmico.

6.8.1.8 Para as cabeas de bobina, o mtodo dos detectores de temperatura embutidos no deve ser utilizadopara verificao da conformidade com esta Norma.

6.8.1.9 Para os enrolamentos de campo resfriados indiretamente a ar, exceto os de mquinas de rotorcilndrico, so admitidos os mtodos da variao da resistncia e o termomtrico. O mtodo da variao daresistncia o preferido. Este mtodo deve ser aplicado para enrolamentos de campo resfriados diretamente,assim como de mquinas de rotor cilndrico e de mquinas resfriadas a hidrognio.

8.6.2 Determinao pelo mtodo da variao da resistncia

8.6.2.1 Medio

Um dos mtodos descritos em 8.6.2.1.1 a 8.6.2.1.3 deve ser utilizado.

8.6.2.1.1 Medio direta

Medio direta no incio e no fim do ensaio, utilizando um instrumento com escala apropriada.

8.6.2.1.2 Medio por corrente e tenso em corrente contnua

Para enrolamentos de campo, medir a corrente no enrolamento e a tenso nos seus terminais, utilizandoinstrumentos com escalas apropriadas.

Para enrolamentos de armadura, injetar corrente contnua no enrolamento quando desenergizado.

8.6.2.1.3 Mtodo da superposio

Sem interrupo da corrente alternada de carga, superpondo a esta corrente de carga uma corrente contnuade medio de fraca intensidade, conforme IEC 60279.

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8.6.2.2 Clculo

A elevao de temperatura, 2- apode ser obtida a partir da frmula:

1

2

1

2

RR

kk

onde:

1 a temperatura do enrolamento (mquina fria com temperatura estabilizada) no momento da medioda resistncia inicial, em graus Celsius;

2 a temperatura do enrolamento no fim do ensaio trmico, em graus Celsius;

a a temperatura do fluido refrigerante no fim do ensaio trmico, em graus Celsius;

R1 a resistncia do enrolamento temperatura 1 (mquina fria), em ohms;

R2 a resistncia do enrolamento no fim do ensaio trmico, em ohms;

k o inverso do coeficiente de temperatura da resistncia a 0C do material condutor.

Para o cobre, k= 235;

Para o alumnio, k= 225, salvo especificao em contrrio.

Na prtica conveniente calcular a elevao de temperatura pela frmula equivalente seguinte:

a111

12a2 kR

RR

8.6.2.3 Correes para as medies efetuadas aps a parada da mquina

A medida de temperatura, no fim do ensaio trmico, pelo mtodo da variao da resistncia requer que a mquinapare rapidamente. Um procedimento cuidadosamente planejado e pessoas em nmero adequado so necessrios.

8.6.2.3.1 Parada da mquina em um tempo curto

Se a leitura inicial da resistncia for obtida dentro do intervalo de tempo indicado na tabela 5, esta leitura deve seradotada para medio da temperatura.

Tabela 5 Intervalo de tempo

Potncia nominal PN

kW (ou kVA)

Intervalo de tempo aps odesligamento da energia

s

PN 50 30

50 < PN 200 90

200 < PN 5 000 120

5 000 < PN Mediante acordo

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8.6.2.3.2 Parada da mquina em tempo prolongado

Se a leitura da resistncia no puder ser efetuada no intervalo de tempo prescrito na tabela 5, ela deve ser feita torapidamente quanto possvel, mas num intervalo de tempo no superior a duas vezes aquele especificado na tabela

5, seguida de leituras adicionais de resistncia a intervalos de aproximadamente 1 min at que estas leiturasmostrem uma diminuio sensvel em relao aos seus valores mximos. Uma curva destas leituras deve sertraada em funo do tempo e extrapolada ao intervalo de tempo apropriado da tabela 5, para a potncia nominalda mquina. Recomenda-se um grfico semilogartmico, no qual a temperatura colocada na ordenada logartmica.O valor da temperatura assim obtido deve ser considerado como a temperatura no momento da parada da mquina.Se medies sucessivas mostrarem temperaturas crescentes aps a parada, deve ser considerado o valor maiselevado.

Se a leitura inicial da resistncia no puder ser efetuada a no ser aps duas vezes o intervalo de tempoespecificado na tabela 5, este mtodo de correo deve ser utilizado somente mediante acordo prvio.

8.6.2.3.3 Enrolamentos com um lado de bobina por ranhura

Para mquinas com enrolamento com um lado de bobina por ranhura, o mtodo da variao da resistnciapor medio direta pode ser utilizado, se a mquina parar dentro do intervalo de tempo especificado na tabela 5.Se a mquina levar mais de 90 s para parar aps o desligamento da energia, pode ser utilizado o mtodo dasuperposio (ver 8.6.2.1.3), se houver acordo prvio.

8.6.3 Determinao pelo mtodo dos detectores de temperatura embutidos (DTE)

Os detectores devem estar adequadamente distribudos nos enrolamentos e o nmero de detectores instalados nodeve ser inferior a seis.

Todos os esforos consistentes com a segurana devem ser feitos para colocar os detectores nos pontospresumivelmente mais quentes, de forma a ficarem eficazmente protegidos contra contato com o fluido refrigerante

primrio.

A leitura mais elevada dos detectores de temperatura embutidos deve ser utilizada para a determinaoda temperatura do enrolamento.

NOTA Os detectores de temperatura embutidos ou suas conexes podem falhar e originar leituras incorretas; por isto,se uma ou mais destas leituras se revelarem irregulares aps uma investigao, elas devem ser eliminadas.

8.6.3.1 Dois ou mais lados de bobina por ranhura

Os detectores de temperatura devem ser localizados entre os lados de bobina isolados no interior da ranhura,nas posies presumivelmente mais quentes.

8.6.3.2 Um lado de bobina por ranhura

Os detectores devem ser localizados entre a cunha e a parte externa da isolao do enrolamento, nas posiespresumivelmente mais quentes (ver tambm 8.6.1.7).

8.6.3.3 Cabeas de bobina

Os detectores de temperatura devem ser localizados entre dois lados de bobina adjacentes, nas posiespresumivelmente mais quentes. A parte sensvel de cada detector deve ficar em estreito contato com a superfciede um lado de bobina e ser adequadamente protegida contra a influncia do fluido refrigerante (ver tambm 8.6.1.8).

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8.6.4 Determinao pelo mtodo termomtrico

Todos os esforos consistentes com a segurana devem ser feitos para colocar os termmetros no pontoou pontos presumivelmente mais quentes (por exemplo, nas cabeas de bobina, prximos ao ncleo), de forma

a ficarem eficazmente protegidos contra contato com o fluido refrigerante primrio e em bom contato trmico com oenrolamento ou outra parte da mquina.

A leitura de maior valor de qualquer termmetro deve ser considerada a temperatura do enrolamento ou de outraparte da mquina.

8.7 Durao dos ensaios trmicos

8.7.1 Caractersticas nominais para regime contnuo

O ensaio deve continuar at que seja atingido o equilbrio trmico (ver 3.17).

8.7.2 Caractersticas nominais para regime de tempo limitado

A durao do ensaio deve ser o tempo indicado nas caractersticas nominais.

8.7.3 Caractersticas nominais para regime peridico

Normalmente as caractersticas nominais para carga equivalente (ver 5.2.5) atribudas pelo fabricante devem seraplicadas at que o equilbrio trmico seja atingido. Se um ensaio no regime real for objeto de acordo, o ciclode carga especificado deve ser aplicado at a obteno de ciclos de temperatura praticamente idnticos.O critrio para isto deve ser aquele em que uma linha reta ligando dois pontos correspondentes de temperaturade ciclos de regime sucessivos tenha um gradiente inferior a 2 K por hora. Se necessrio, medies devem serfeitas a intervalos razoveis durante um certo perodo de tempo.

8.7.4 Caractersticas nominais para regime no peridico e para regime com cargas constantes distintas

As caractersticas nominais para carga equivalente (ver 5.2.5) atribudas pelo fabricante devem ser aplicadasat que o equilbrio trmico seja atingido.

8.8 Medio da temperatura dos mancais

8.8.1 Pode ser usado o mtodo termomtrico ou o mtodo dos detectores de temperatura embutidos.

8.8.2 O ponto de medio deve ficar to prximo quanto possvel de um dos dois locais especificados na tabela 6.

preciso minimizar a resistncia trmica entre o detector de temperatura e a parte onde for medida a temperatura;por exemplo, cada interstcio de ar deve ser preenchido com um produto condutor de calor.

NOTA Entre os pontos de medio A e B, bem como entre estes pontos e o ponto mais quente do mancal, existemdiferenas de temperaturas que dependem, entre outras coisas, da dimenso do mancal. Para mancais de deslizamento comelementos estacionrios introduzidos sob presso e para mancais com rolamento de esferas ou de rolos com dimetro internoat 150 mm, as diferenas de temperatura entre os pontos A e B podem ser admitidas como desprezveis. No caso de mancaismaiores, a diferena de temperatura entre os pontos de medio A e B de aproximadamente 15 K.

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Tabela 6 Pontos de medio

Tipo de mancal Ponto de medio Localizao do ponto de medio

Rolamento de esferasou rolos

ANa caixa do mancal e a uma distnciaano superior a 10 mm

do anel externo do rolamentob

BNa superfcie externa da caixa do mancal, to prximo quantopossvel do anel externo do rolamento

Deslizamento

ANa zona de presso do elemento estacionrio do mancalce a umadistnciaano superior a 10 mm da pelcula de leo

B Em qualquer outro ponto do elemento estacionrio do mancal

aA distncia medida at o ponto mais prximo do detector de temperatura embutido ou do bulbo do termmetro.

bNo caso de um mancal com o anel externo do rolamento girante, o ponto A se encontra na parte estacionria a uma distncia no

superior a 10 mm do anel interno do rolamento e o ponto B se encontra na superfcie externa da parte estacionria to prximo quantopossvel do anel interno.

c O elemento estacionrio do mancal a parte que suporta a superfcie de deslizamento do mancal e que fixa na caixa do mancalpor presso ou qualquer outra forma. A zona de presso a