Avaliação comparativa de acionamentos de motores de indução trifásicos com foco na eficiência energética

Santin, Mateus

Avaliação comparativa de acionamentos de motores de indução trifásicos com foco na eficiência energética

Arquivos

Mateus Santin.pdf (6.9 MB)

Autores

Santin, Mateus

Orientadores

Baratieri, Cássio Luciano

Data

2020

Resumo

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para análise comparativa da eficiência energética dos sistemas empregados no acionamento de Motores de Indução Trifásicos (MIT), abrangendo suas principais características de funcionamento e aplicabilidades, juntamente com suas vantagens e desvantagens. Uma revisão de literatura foi conduzida para permitir uma análise qualitativa de eficiência energética destas chaves de partidas. Concomitante a esta análise qualitativa, desenvolveu-se uma metodologia comparativa que tem por objetivo a validação em simulação computacional e, em bancada experimental de testes, com o propósito de avaliar de forma quantitativa a eficiência energética dos sistemas de acionamentos aplicados a motores. Esta comparação de eficiência quantitativa desenvolve-se comparando a potência ativa da chave de partida direta com a potência ativa das demais chaves de acionamento implementadas, durante o período de transitório do acionamento do motor. Esta metodologia comparativa é uma ferramenta muito importante para avaliação e validação do estudo. Paralelamente a metodologia comparativa de eficiências das chaves de partidas, foi elaborada uma análise financeira para elucidar o investimento necessário e payback para estipular tempo de retorno em caso de substituição da tecnologia aplicada ao acionamento. Por fim, os resultados indicam a melhor eficiência energética apresentada pelo inversor de frequência em detrimento as demais chaves de partida, dentro do cenário utilizado pela metodologia comparativa. O inversor é mais eficiente pois pode operar com rampas de aceleração controláveis, que interferem diretamente no desempenho e na eficácia de todo o sistema de acionamento de um motor de indução trifásico. Já as demais chaves de partidas são menos eficientes devido ao perfil da carga acoplada ao eixo (carga constante), onde ao acionar uma carga com este perfil e com valor próximo ao nominal, torna menos eficiente ou até mesmo impraticável a implementação.

Abstract/Resumen

The present work deals with the development of a methodology for comparative analysis of the energy efficiency of the systems used in the activation of Three-Phase Induction Motors (MIT), covering its main characteristics of operation and applicability, together with its advantages and disadvantages. A literature review was conducted to allow a qualitative analysis of the energy efficiency of these starters. Concomitant to this qualitative analysis, a comparative methodology has been developed that aims to validate in computer simulation and, in an experimental test bench, with the purpose of quantitatively evaluating the energy efficiency of the drive systems applied to engines. This quantitative efficiency comparison is developed by comparing the active power of the direct start switch with the active power of the other implemented switching keys, during the transient period of the motor activation. This comparative methodology is a very important tool for the evaluation and validation of the study. In parallel with the comparative efficiency methodology of the starter keys, a financial analysis was prepared to elucidate the necessary investment and textit payback to stipulate the return time in case of replacement of the technology applied to the drive. Finally, the results indicate the best energy efficiency presented by the frequency inverter to the detriment of the other starting keys, within the scenario used by the comparative methodology. The inverter is more efficient because it can operate with controllable acceleration ramps, which directly interfere with the performance and efficiency of the entire drive system of a three-phase induction motor. The other starters are less efficient due to the load profile coupled to the axle (constant load), where when driving a load with this profile and with a value close to the nominal, it makes implementation less efficient or even impractical.