Desenvolvimento de bancada para determinação de mapa de rendimento de motores elétricos e inversores

Abstract

Este trabalho tem como motivação a busca por métodos para avaliação experimental da eficiência energética de motores elétricos e inversores e, portanto, propõe o desenvolvimento de uma bancada para determinação de mapas de rendimento destes equipamentos. A descrição da bancada é subdividida em três etapas ou sistemas. O primeiro constitui a montagem mecânica do experimento; o segundo os sistemas de acionamento utilizados, e o terceiro é o sistema de aquisição de dados. Além da descrição da elaboração da bancada também é descrita a metodologia aplicada para o desenvolvimento dos experimentos para determinação do mapa de rendimento, incluindo as restrições no seu desenvolvimento. A bancada desenvolvida foi utilizada para o ensaio de um motor de indução e um inversor de frequência e os resultados apresentaram comportamento das linhas de contorno de eficiência energética coerentes com o esperado para os equipamentos. Para calibração foi imposta a condição nominal de operação no motor e o resultado em termos de rendimento foi semelhante ao valor nominal de placa, com diferença percentual na ordem de 1% em relação ao valor nominal especificado pelo fabricante. Alguns pontos da grade de torque por velocidade, elaborada para determinação do mapa de rendimento, não foram ensaiados para respeitar o limite de sobrecorrente e devido a limites impostos pelo método de controle utilizado pelo inversor de frequência. Por fim, pode-se concluir que a bancada desenvolvida é uma importante ferramenta de análise experimental para ambientes laboratoriais que visam caracterizar máquina elétricas e inversores de frequência em uma ampla região de operação dos equipamentos.

This work is motivated by the search for methods for experimental evaluation of the energy efficiency of electric motors and inverters and, therefore, proposes the development of a test bench for determining efficiency maps of these equipment. The bench description is subdivided into three stages or systems. The first constitutes the mechanical assembly of the experiment, the second is the drive systems used, and the third is the data acquisition system. In addition to describing the preparation of the test bench, the methodology applied to develop the experiments to obtain the efficiency map is also described, including the restrictions on its development. The developed test bench was used to conduct experiments with an induction motor and a frequency inverter, and the results showed the behavior of the energy efficiency contour lines consistent with what was expected for the equipment. For calibration, the rated operating condition was imposed on the motor, and the result in terms of efficiency was similar to the rated value, with a percentage difference of 1% compared to the rated value specified by the manufacturer. Some points on the torque by-speed grid, prepared to determine the efficiency map, were not tested to respect the overcurrent limit and due to limits imposed by the control method used by the frequency inverter. Finally, it can be concluded that the test bench developed is an important experimental analysis tool for laboratory environments that aim to characterize electrical machines and frequency inverters in a wide region of equipment operation.