Curso de Manutenção Elétrica - Engenharia elétrica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Manutenção Elétrica

Industrial

Curso Superior de Tecnologia em Manutenção Industrial

Faculdade SENAI de Ensino Superior

SENAI Itajaí, SC.

Este material não pode ser reproduzido, por qualquer meio, sem autorização por escrito de seus autores

e do SENAI Itajaí/SC.

Equipe Técnica:

Organizadores:

Esp. Eng. Giovani Costa Ribeiro

Coordenação:

Rogério Oliveira de Mattos

Solicitação de Apostilas :

SENAI SC : Manutenção Elétrica Industrial

Itajaí: SENAI/SC, 2007. 230 páginas

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

www.sc.senai.br

Henrique Vigarani, 163

Barra do rio CEP 88305-

Itajaí – SC

Fone (47) 3341-

• 1. Isolantes....................................................................................................................................................................................................
• 1.1 Isolantes e Dielétricos.............................................................................................................................................................................
• 1.1.1 Dielétricos Gasosos.............................................................................................................................................................................
• 1.1.2 Dielétricos Líquidos..............................................................................................................................................................................
• 1.1.3 Dielétricos Sólidos...............................................................................................................................................................................
• 1.2 Rigidez Dielétrica....................................................................................................................................................................................
• 1.2.1 Característica da tensão aplicada........................................................................................................................................................
• 1.2.2 Tempo de duração do ensaio..............................................................................................................................................................
• 1.2.3 Espessura do material isolante............................................................................................................................................................
• 1.3 Óleos Isolantes.......................................................................................................................................................................................
• 1.3.1 Óleo mineral isolante...........................................................................................................................................................................
• 1.3.1.1 Características dos óleos minerais isolantes....................................................................................................................................
• 1.3.1.2 Influência da umidade nas características do óleo...........................................................................................................................
• 1.3.1.3 Influência dos gases dissolvidos no óleo..........................................................................................................................................
• 1.3.1.4 Recondicionamento físico do óleo....................................................................................................................................................
• 1.3.2 Análise de Óleos..................................................................................................................................................................................
• 1.3.3 Óleo ASKAREL....................................................................................................................................................................................
• 1.4 Fluidos de Alto Ponto de Fulgor..............................................................................................................................................................
• 1.5 Fluidos Não Inflamáveis..........................................................................................................................................................................
• 1.6 Isoladores Industriais Sólidos.................................................................................................................................................................
• 1.6.1 Mica.....................................................................................................................................................................................................
• 1.6.2 Vidro.....................................................................................................................................................................................................
• 1.6.3 Materiais cerâmicos.............................................................................................................................................................................
• 1.6.4 Papéis isolantes fibrosos.....................................................................................................................................................................
• 1.6.5 Recuperação de Porcelanas................................................................................................................................................................
• 2. Condutores...............................................................................................................................................................................................
• 2.1 Cabos Elétricos.......................................................................................................................................................................................
• 2.2 Os Metais Utilizados Como Condutores Elétricos..................................................................................................................................
• 2.2.1 Condutividade elétrica.........................................................................................................................................................................
• 2.2.2 Peso.....................................................................................................................................................................................................
• 2.2.3 Conexões elétricas..............................................................................................................................................................................
• 2.3 A Flexibilidade dos Condutores Elétricos...............................................................................................................................................
• 2.4 Isolação dos Condutores Elétricos.........................................................................................................................................................
• 2.4.1 Histórico...............................................................................................................................................................................................
• 2.4.2 Isolação e suas aplicações..................................................................................................................................................................
• 2.4.3 Principais características das isolações sólidas..................................................................................................................................
• 2.5 O Dimensionamento dos Cabos em Função da Isolação.......................................................................................................................
• 2.5.1 A tensão elétrica..................................................................................................................................................................................
• 2.5.2 A corrente elétrica................................................................................................................................................................................
• 2.5.3 Cobertura.............................................................................................................................................................................................
• 2.6 Características Gerais dos Cabos Elétricos de Potência em Baixa Tensão..........................................................................................
• 2.6.1 Resistência à chama............................................................................................................................................................................
• 3. Instrumentos de Medidas Elétricas...........................................................................................................................................................
• 3.1 Instrumento de Medida Elétrica Digital...................................................................................................................................................
• 3.2 Instrumento de Medida Elétricas Digitais e Analógicas..........................................................................................................................
• 3.2.1 Ohmímetro...........................................................................................................................................................................................
• 3.2.1.1 Características..................................................................................................................................................................................
• 3.2.2 Wattímetro...........................................................................................................................................................................................
• 3.2.3 Multímetro............................................................................................................................................................................................
• 3.2.4 Megôhmetro (Megger).........................................................................................................................................................................
• 3.2.5 Microhmímetro.....................................................................................................................................................................................
• 3.2.6 Alicate Amperímetro............................................................................................................................................................................
• 3.2.7 Hi-Pot...................................................................................................................................................................................................
• 3.2.7.1 Procedimentos de segurança...........................................................................................................................................................
• 3.2.8 Medidor de Fator de Potência (Fator de Perdas Dielétricas)...............................................................................................................
• 3.2.9 TTR – Teste de Relação de Transformação........................................................................................................................................
• 4. Manutenção de Motores CA.....................................................................................................................................................................
• 4.1 Introdução...............................................................................................................................................................................................
• 4.2 Placa de Identificação.............................................................................................................................................................................
• 4.2.1 Interpretando a Placa de Identificação................................................................................................................................................
• 4.3 Aspectos Elétricos..................................................................................................................................................................................
• 4.3.1 Motores Elétricos.................................................................................................................................................................................
• 4.3.1.1 Motores Monofásicos........................................................................................................................................................................
• 4.3.1.2 Motores Trifásicos.............................................................................................................................................................................
• 4.3.2 Alimentação dos Motores....................................................................................................................................................................
• 4.3.3 Tipos de Partida de Motores Elétricos.................................................................................................................................................
• 4.3.3.1 Partida Direta....................................................................................................................................................................................
• 4.3.3.2 Chave Estrela - Triângulo.................................................................................................................................................................
• 4.3.3.3 Partida com Chave Série – Paralelo.................................................................................................................................................
• 4.3.3.4 Partida com Chave Compensadora (Auto- Transformador).............................................................................................................
• 4.3.3.5 Soft- Start (Partida Eletrônica)..........................................................................................................................................................
• 4.3.3.6 Inversor de Freqüência.....................................................................................................................................................................
• 4.4 Motor de Indução Trifásico.....................................................................................................................................................................
• 4.4.1 Estator..................................................................................................................................................................................................
• 4.4.2 Rotor....................................................................................................................................................................................................
• 4.5 Manutenção em Máquinas Elétricas Girantes e seus Componentes.....................................................................................................
• 4.5.1 Plano de Manutenção..........................................................................................................................................................................
• 4.6 Danos Comuns a Motores de Indução...................................................................................................................................................
• 4.6 1 Curto entre Espiras..............................................................................................................................................................................
• 4.6 2 Danos Causados ao Enrolamento.......................................................................................................................................................
• 4.6 2.1 Uma fase do enrolamento queimada................................................................................................................................................
• 4.6 2.2 Duas fases do enrolamento queimadas...........................................................................................................................................
• 4.6 2.3 Três fases do enrolamento queimadas.............................................................................................................................................
• 4.6 2.4 Curto entre fases..............................................................................................................................................................................
• 4.6 2.5 Curto contra massa dentro da ranhura.............................................................................................................................................
• 4.6 2.6 Fase danificada por desbalanceamento da tensão da rede.............................................................................................................
• 4.6 2.7 Queima por rotor bloqueado.............................................................................................................................................................
• 4.6 2.8 Queima por pico de tensão...............................................................................................................................................................
• 4.6 2.9 Curto contra massa na saída da ranhura.........................................................................................................................................
• 4.6 3 Causas de Sobreaquecimento.............................................................................................................................................................
• 4.7 Instruções para a Determinação da Causa e Eliminação das Condições Anormais no Motor...............................................................
• 4.8 – Dispositivos de Proteção Térmica para Motores.................................................................................................................................
• 4.8.1 Termostatos.........................................................................................................................................................................................
• 4.8.1.1 Termostato Bimetálico......................................................................................................................................................................
• 4.8.1.2 Termistores (PTC)............................................................................................................................................................................
• 4.8.1.3 Termoresistência..............................................................................................................................................................................
• 4.8.1.4 Resistência de Aquecimento............................................................................................................................................................
• 4.9 Entrada em Serviço e Exames Preliminares..........................................................................................................................................
• 4.10. Ensaios de Verificação do Estado de Utilização dos Motores.............................................................................................................
• 4.10.1 Resistência de Isolamento.................................................................................................................................................................
• 4.10.1.1 Procedimentos de Medição............................................................................................................................................................
• 4.10.2 Medição do Índice de Polarização.....................................................................................................................................................
• 4.10.3 Teste da Corrente em Vazio..............................................................................................................................................................
• 4.10.4 Surge Test.........................................................................................................................................................................................
• 4.10.5 Teste de Tensão Aplicada.................................................................................................................................................................
• 4.10.6 Medição de Resistência Ôhmica.......................................................................................................................................................
• 4.10.7 Elevação de Temperatura..................................................................................................................................................................
• 4.10.8 Loop Test...........................................................................................................................................................................................
• 4.10.9 Teste Para Verificação de Rotor Falhado..........................................................................................................................................
• 4.10.10 Teste das Duas Fases - Pode ser aplicado em motores trifásicos e monofásicos..........................................................................
• 4.10.11 Teste com Indutor Eletromagnético.................................................................................................................................................
• 4.11. Outros Parâmetros para Avaliação da Qualidade do Enrolamento.....................................................................................................
• 4.11.1 Ventilação..........................................................................................................................................................................................
• 4.11.1.1 Radiadores......................................................................................................................................................................................
• 4.11.1.1.1 Funcionamento............................................................................................................................................................................
• 4.11.1.1.2 Principais motivos de mau funcionamento..................................................................................................................................
• 4.11.1.2 Dutos...............................................................................................................................................................................................
• 5. Manutenção De Motores CC....................................................................................................................................................................
• 5.1 Introdução...............................................................................................................................................................................................
• 5.2 Tipos de Ventilação................................................................................................................................................................................
• 5.3 Principais Partes Construtivas de uma MCC..........................................................................................................................................
• 5.3.1 Estator é formado por..........................................................................................................................................................................
• 5.3.2 Rotor é formado por.............................................................................................................................................................................
• 5.4 Princípios de Funcionamento.................................................................................................................................................................
• 5.5 Medição da Resistência de Isolamento..................................................................................................................................................
• 5.5.1 Armadura (rotor)..................................................................................................................................................................................
• 5.5.2 Excitação.............................................................................................................................................................................................
• 5.5.3 Comutação (interpolos) e (ou) Compensação.....................................................................................................................................
• 5.5.4 Resistência de Aquecimento...............................................................................................................................................................
• 5.6 Limpeza e Secagem dos Enrolamentos.................................................................................................................................................
• 5.7 Ventilação...............................................................................................................................................................................................
• 5.7.1 Filtro de Ar...........................................................................................................................................................................................
• 5.8 Porta-Escovas.........................................................................................................................................................................................
• 5.9 Escovas (Especificação).........................................................................................................................................................................
• 5.9.1 Cuidados na Aplicação........................................................................................................................................................................
• 5.10 Tipos de Escovas..................................................................................................................................................................................
• 5.10.1 Grafite - Baquelite Grafite..................................................................................................................................................................
• 5.10.2 Eletrografite........................................................................................................................................................................................
• 5.10.3 Metal Grafite......................................................................................................................................................................................
• 5.10.4 Patina.................................................................................................................................................................................................
• 5.10.5 Fatores que Influenciam no Faiscamento..........................................................................................................................................
• 5.11 Características dos Comutadores.........................................................................................................................................................
• 5.11.1 Patinas de Aparência Normal............................................................................................................................................................
• 5.11.2 Patinas Anormais...............................................................................................................................................................................
• 5.11.3 Patina com manchas de origem mecânica........................................................................................................................................
• 5.11.4 Patina com manchas de origem elétrica............................................................................................................................................
• 5.12 Queimaduras........................................................................................................................................................................................
• 5.12.1 Manchas no Comutador.....................................................................................................................................................................
• 5.13 Defeitos nas Lamelas...........................................................................................................................................................................
• 5.14 Comutador............................................................................................................................................................................................
• 5.14.1 Características Ideais........................................................................................................................................................................
• 5.14.2 Após a usinagem...............................................................................................................................................................................
• 5.15 Aspectos das Faces das Escovas........................................................................................................................................................
• 5.17 Ajuste da Zona Neutra..........................................................................................................................................................................
• 5.17.1 Ajuste Grosso....................................................................................................................................................................................
• 5.17.2 Ajuste Fino.........................................................................................................................................................................................
• 5.18 Balanceamento.....................................................................................................................................................................................
• 5.19 Principais Causas de Queima...............................................................................................................................................................
• 5.20 Defeitos em Motores CC Devido a Falta de Manutenção.....................................................................................................................
• 5.20.1 Base Não Apropriada.........................................................................................................................................................................
• 5.20.2 Cuidados na Ligação.........................................................................................................................................................................
• 5.20.3 Limpeza.............................................................................................................................................................................................
• 5.20.4 Falta de Manutenção.........................................................................................................................................................................
• 5.20.5 Antes e Depois...................................................................................................................................................................................
• 5.20.6 Verificação das Escovas....................................................................................................................................................................
• 5.20.7 Motor CC – Disparou.........................................................................................................................................................................
• 5.21 Manutenção Preditiva...........................................................................................................................................................................
• 5.22 Plano de Manutenção...........................................................................................................................................................................
• 5.23 Anormalidade em Serviço.....................................................................................................................................................................
• 6. Manutenção de Painéis Elétricos..............................................................................................................................................................
• 6.1 Painel de Baixa Tensão..........................................................................................................................................................................
• 6.1.1 Parâmetros e Procedimentos..............................................................................................................................................................
• 6.1.1.1 Cadastro...........................................................................................................................................................................................
• 6.1.1.2 Inspeção Visual.................................................................................................................................................................................
• 6.1.1.3 Teste Funcional................................................................................................................................................................................
• 6.1.2 Ensaio de Resistência de Isolação......................................................................................................................................................
• 6.1.2.1 Procedimentos..................................................................................................................................................................................
• 6.2 Cubículo de Média Tensão.....................................................................................................................................................................
• 6.2.1 Parâmetros e procedimentos...............................................................................................................................................................
• 6.2.1.1 Cadastro...........................................................................................................................................................................................
• 6.2.1.2 Inspeção Visual.................................................................................................................................................................................
• 6.2.1.3 Teste Funcional................................................................................................................................................................................
• 6.2.2 Ensaio de Resistência de Isolação......................................................................................................................................................
• 6.2.2.1 Procedimentos..................................................................................................................................................................................
• 6.2.3 Ensaio de Tensão Aplicada à Freqüência Industrial (60 Hz / 1 Min.)..................................................................................................
• 6.2.3.1 Procedimentos..................................................................................................................................................................................
• 7.Transformadores de Potência a Óleo........................................................................................................................................................
• 7.1 Tipos de Transformadores......................................................................................................................................................................
• 7.2 Componentes de Proteção e Manobra...................................................................................................................................................
• 7.2.1 Acessórios e Componentes.................................................................................................................................................................
• 7.2.1.1 Termômetro do óleo (ITO)................................................................................................................................................................
• 7.2.1.2 Termômetro de imagem térmica (ITE)..............................................................................................................................................
• 7.2.1.3 Controladores microprocessados de temperatura............................................................................................................................
• 7.2.1.4 Dispositivo de alívio de pressão.......................................................................................................................................................
• 7.2.1.5 Relé de pressão súbita.....................................................................................................................................................................
• 7.2.1.6 Conservador de óleo.........................................................................................................................................................................
• 7.2.1.6.1 Conservador com bolsa de borracha.............................................................................................................................................
• 7.2.1.7 Secador de ar (Desumidificador de ar).............................................................................................................................................
• 7.2.1.8 Sílica-gel...........................................................................................................................................................................................
• 7.2.1.9 Relé de gás (tipo Buchholz)..............................................................................................................................................................
• 7.2.1.10 Indicador de nível de óleo...............................................................................................................................................................
• 7.3 Manutenção de Transformadores...........................................................................................................................................................
• 7.3.1 Coleta de amostras de líquidos isolantes para transformadores.........................................................................................................
• 7.3.1.1 Equipamentos para amostragem......................................................................................................................................................
• 7.3.1.2 Limpeza dos frascos de amostragem...............................................................................................................................................
• 7.3.1.3 Procedimento para coleta da amostra..............................................................................................................................................
• 7.3.1.4 Identificação das amostras...............................................................................................................................................................
• 7.3.2 Energização e Ensaios........................................................................................................................................................................
• 7.3.3 Inspeções periódicas...........................................................................................................................................................................
• 7.3.3.1 Registros operacionais.....................................................................................................................................................................
• 7.3.3.2 Análise termográfica.........................................................................................................................................................................
• 7.3.3.3 Verificação das condições do óleo isolante......................................................................................................................................
• 7.3.3.4 Inspeções visuais..............................................................................................................................................................................
• 7.3.4 Utilização das informações..................................................................................................................................................................
• 7.3.4.1 Ocorrências que exigem desligamento imediato, pois colocam o equipamento e as instalações em risco iminente......................
• 7.3.4.2 Ocorrências que exigem desligamento programado (que não oferecem riscos imediatos).............................................................
• 7.3.5 Ensaios e verificações – Periodicidade...............................................................................................................................................
• 7.3.5.1 Semestrais........................................................................................................................................................................................
• 7.3.5.2 Anuais...............................................................................................................................................................................................
• 7.3.5.3 Trienais.............................................................................................................................................................................................
• 7.3.5.4 Transformador reserva.....................................................................................................................................................................
• 7.3.6 Orientação para inspeções periódicas semestrais e trienais..............................................................................................................
• 7.3.6.1 Buchas..............................................................................................................................................................................................
• 7.3.6.2 Tanque e Radiadores.......................................................................................................................................................................
• 7.3.6.3 Conservador.....................................................................................................................................................................................
• 7.3.6.4 Termômetros de Óleo.......................................................................................................................................................................
• 7.3.6.5 Sistema de Ventilação Forçada........................................................................................................................................................
• 7.3.6.6 Secador de Ar...................................................................................................................................................................................
• 7.3.6.7 Dispositivo de Alívio de Pressão.......................................................................................................................................................
• 7.3.6.8 Relé de Gás Tipo Buchholz..............................................................................................................................................................
• 7.3.6.9 Relé de Pressão Súbita....................................................................................................................................................................
• 7.3.6.10 Comutadores de derivações a vazio...............................................................................................................................................
• 7.3.6.11 Caixa de terminais da fiação de Controle e Proteção.....................................................................................................................
• 7.3.6.12 Ligações Externas..........................................................................................................................................................................
• 8.Transformadores de Potência a Seco.......................................................................................................................................................
• 8.1 Manutenção............................................................................................................................................................................................
• 8.1.1 Itens de Manutenção...........................................................................................................................................................................
• 8.2 Inspeções Periódicas..............................................................................................................................................................................
• 8.2.1 Registros Operacionais........................................................................................................................................................................
• 8.2.2 Inspeção Termográfica........................................................................................................................................................................
• 8.2.3 Inspeções Visuais................................................................................................................................................................................
• 8.2.4 Limpeza...............................................................................................................................................................................................
• 8.2.4.1 Procedimentos de Limpeza para Transformadores a Seco..............................................................................................................
• 8.3 Distâncias Necessárias Para Operação.................................................................................................................................................
• 8.4 Ligações..................................................................................................................................................................................................
• 8.5 Proteção e Equipamento de Manobra....................................................................................................................................................
• 8.6 Energização............................................................................................................................................................................................
• 9. Disjuntores................................................................................................................................................................................................
• 9.1 Definições...............................................................................................................................................................................................
• 9.2 Características Nominais dos Disjuntores..............................................................................................................................................
• 9.3 Princípios de Funcionamento.................................................................................................................................................................
• 9.4 Ensaios de Tipo e de Rotina...................................................................................................................................................................
• 9.4.1 Ensaios de Tipo...................................................................................................................................................................................
• 9.4.2 Ensaios de rotina.................................................................................................................................................................................
• 9.5 Manutenção de Disjuntores....................................................................................................................................................................
• 9.5.1 Manutenção Preventiva de Disjuntores
• 9.6 Verificação de Contatos Fixos e Móveis.................................................................................................................................................
• 9.7 Características dos Disjuntores..............................................................................................................................................................
• 9.8 Meios Isolantes Empregados..................................................................................................................................................................
• 9.8.1 Gás SF6: Hexafluoreto de Enxofre......................................................................................................................................................
• 9.8.2 Óleo Isolante Mineral...........................................................................................................................................................................
• 9.8.3 Vácuo...................................................................................................................................................................................................
• 9.9 Técnicas de Interrupção.........................................................................................................................................................................
• 9.9.1 Auto Compressão (PUFFER)..............................................................................................................................................................
• 9.9.2 Arco Rotativo.......................................................................................................................................................................................
• 9.9.3 Expansão Térmica...............................................................................................................................................................................
• 9.9.4 Expansão Térmica + Arco Rotativo.....................................................................................................................................................
• 9.9.5 Auto Compressão com Expansão Térmica.........................................................................................................................................
• 9.10 Fechamento e Abertura........................................................................................................................................................................
• 9.11 Tipos de Mecanismos de Acionamento................................................................................................................................................
• 9.11.1 Mecânico mola (baixa / media energia).............................................................................................................................................
• 9.11.2 Mecanismo hidráulico (alta energia)..................................................................................................................................................
• 9.11.3 Mecanismo pneumático (alta energia)...............................................................................................................................................
• 9.11.4 Mecanismo gás dinâmico (media energia)........................................................................................................................................
• 9.12 Disjuntores Alta Tensão Gama Va Tech...............................................................................................................................................
• 9.12.1 Disjuntores Alta Tensão (linha FA) COMPOSIÇÃO..........................................................................................................................
• 9.12.2 Modularidade em Função da Tensão................................................................................................................................................
• 9.12.3 Pólo....................................................................................................................................................................................................
• 9.12.4 Tecnologia de Interrupçào “PUFFER” ( AUTO SOPRO )..................................................................................................................
• 9.12.5 Capacitor Equalizador........................................................................................................................................................................
• 9.12.6 Resistor de Pre-Inserção...................................................................................................................................................................
• 9.12.7 Sincronizador de Fechamento...........................................................................................................................................................
• 9.12.8 Carter de Transmissão......................................................................................................................................................................
• 9.12.9 Coluna Isolante..................................................................................................................................................................................
• 9.12.10 Linha de Fuga ( efeitos da poluição do meio )
• 9.12.11 Mecanismo de Acionamento............................................................................................................................................................
• 9.12.12 Conjunto de Transmissão................................................................................................................................................................
• 9.12.13 Unidade de Comando ( vista inferior ).............................................................................................................................................
• 9.12.14 Caixa de Contatos Auxiliares...........................................................................................................................................................
• 9.12.15 Painel de Comando Hidráulico........................................................................................................................................................
• 9.12.16 Painel de Comando Elétrico............................................................................................................................................................
• 9.12.17 Mecanismo de Acionamento Mecânico Mola..................................................................................................................................
• 10. Fator de Potência e Capacitores............................................................................................................................................................
• 10.1 Fator de Potência..................................................................................................................................................................................
• 10.1.1 Conceitos Básicos.............................................................................................................................................................................
• 10.1.2 Conseqüências e Causas de um Baixo Fator de Potência................................................................................................................
• 10.1.2.1 Perdas na Instalação......................................................................................................................................................................
• 10.1.2.2 Quedas de Tensão.........................................................................................................................................................................
• 10.1.2.3 Subutilização da Capacidade Instalada..........................................................................................................................................
• 10.1.2.4 Principais Conseqüências...............................................................................................................................................................
• 10.1.2.5 Causas do Baixo fator de Potência.................................................................................................................................................
• 10.1.2.6 Onde Corrigir o Baixo Fator de Potência........................................................................................................................................
• 10.1.3 Vantagens da Correção do Fator de Potência...................................................................................................................................
• 10.1.3.1 Melhoria da Tensão........................................................................................................................................................................
• 10.2 Capacitores...........................................................................................................................................................................................
• 10.2.1 Cuidados na Aplicação de Capacitores.............................................................................................................................................
• 10.2.1.1 Interpretação dos principais parâmetros dos capacitores..............................................................................................................
• 10.2.2 Cuidados na Instalação de Capacitores............................................................................................................................................
• 10.2.2.1 Local da Instalação.........................................................................................................................................................................
• 10.2.2.2 Localização dos Cabos de Comando.............................................................................................................................................
• 10.2.2.3 Cuidados na Instalação Localizada................................................................................................................................................
• 10.2.3 Manutenção Preventiva.....................................................................................................................................................................
• 10.2.3.1 Periodicidade e Critérios para Inspeção.........................................................................................................................................
• 10.2.4 Principais Conseqüências da Instalação Incorreta de Capacitores...................................................................................................
• 10.2.5 Capacitores em instalações elétricas com fonte de alimentação alternativa: (Grupo Gerador)
• 10.2.6 Testes................................................................................................................................................................................................
• 10.2.6.1 Teste de isolamento entre terminais...............................................................................................................................................
• 10.2.6.2 Teste de isolamento entre os terminais e a caixa...........................................................................................................................
• 10.2.6.3 Teste de fator de potência entre os terminais e a caixa.................................................................................................................
• 10.2.6.4 Teste de tensão aplicada entre os terminais e a caixa com V ca...................................................................................................
• 10.2.6.5 Teste de tensão aplicada com Vcc entre os terminais e a caixa....................................................................................................
• 10.2.6.6 Teste de vazamento.......................................................................................................................................................................
• 11. Manutenção de Pára-Raios....................................................................................................................................................................
• 11.1 Princípio de Funcionamento.................................................................................................................................................................
• 11.2 Pára-Raios do Tipo Convencional........................................................................................................................................................
• 11.3 Pára-Raios de Oxido de Zinco..............................................................................................................................................................
• 11.4 Características Fundamentais de Um Pára-Raios................................................................................................................................
• 11.5 Recebimento e Montagem....................................................................................................................................................................
• 11.5.1 Instalação do pára-raios....................................................................................................................................................................
• 11.6 Manutenção Preventiva de Pára-Raios................................................................................................................................................
• 11.7 Segurança.............................................................................................................................................................................................
• 11.8 Limpeza da Porcelana..........................................................................................................................................................................
• 11.9 Inspeção Geral......................................................................................................................................................................................
• 11.10 Medida da Resistência de Isolamento................................................................................................................................................
• 11.11 Medida das Perdas Dielétricas...........................................................................................................................................................
• 11.12 Medida da Corrente de Fuga..............................................................................................................................................................
• 12. Prevenção de acidentes – Medidas Elétricas….....................................................................................................................................
• 12.1 Introdução.............................................................................................................................................................................................
• 12.2 Prevenção de acidentes...............................….....................................................................................................................................
• 12.2.1 Categorias de segurança
• 12.2.2 Quando um testador se transforma em uma granada
• 12.2.3 A bola de fogo de plasma
• 12.2.4 Usando o fusível adequado
• 12.2.5 O sistema de teste
• 12.2.5.1 Qual é a diferença das pontas de prova?
• 12.2.5.2 Escolhendo as pontas de prova adequadas
• 12.2.6 Evitando os 10 erros comuns ao testar eletricidade
• 1 Trocar o fusível original por um fusível mais barato
• 2 Usar um pedaço de fio ou metal para "desviar" totalmente do fusível
• 3 Usar uma ferramenta de teste inadequada para a tarefa
• 4 Escolher o equipamento mais barato
• 5 Deixar os óculos de segurança no bolso
• 6 Trabalhar em um circuito vivo
• 7 Deixar de usar procedimentos adequados
• 8 Ficar com as duas mãos no teste
• 9 Menosprezar as pontas de prova
• 10 Continuar usando indefinidamente uma ferramenta de teste antiga
• 13 – Referências Bibliográficas...............................................................................................................................................................

1- ISOLANTES

1.1 – ISOLANTES E DIELÉTRICOS:

São substâncias nas quais, ao contrário dos condutores, os elétrons estão fortemente

ligados ao núcleo do átomo.

Podem-se mencionar mais de vinte propriedades que deveriam ter os materiais isolantes

para que atendessem plenamente a todas as exigências impostas pelas máquinas elétricas.

Nenhum dos materiais conhecidos até o momento é capaz de atender a todas as

exigências elétricas e mecânicas necessárias para ser considerado um isolante perfeito.

Considerações:

a) A característica Isolante está relacionada com a habilidade de limitar o fluxo da Corrente. Está

relacionada com a Resistividade do Material e as características do campo elétrico.

b) Um material dielétrico deve também ser um meio isolante, mas suas propriedades são

descritas por sua constante dielétrica, rigidez dielétrica, absorção dielétrica e fator de potência.

c) Portanto, como um dielétrico deve possuir algumas propriedades de um isolante, e vice-versa,

ambos os termos costumam ser usados indistintamente.

d) A propriedade isolante está mais associada à função que o material deve atender para uma

dada situação.

e) Assim, um dielétrico com diferentes espessuras, ou usado em diferentes temperaturas,

freqüências ou intensidade de campo elétrico, poderá ser ou não um isolante adequado.

Basicamente existem 3 (três) tipos diferentes de dielétricos: Gasosos, líquidos e

sólidos. O mecanismo de ruptura para cada um desses três tipos será apresentado na

seqüência.

• Entre “e” e “f” o sistema elétrico torna-se instável (a corrente aumenta rapidamente mesmo

diminuindo-se a tensão).

• Entre “f” e “g” a densidade de corrente chega a um valor muito alto, quando ocorre o estado de

“curto-circuito”.

A corrente em “a” é da ordem de alguns micro-ampères e a corrente em “h” algo em torno

de 10

vezes maior que a corrente em “a”. A tensão máxima Em depende da pressão e do

espaçamento entre os eletrodos. Com ar a uma pressão de 76cm de Hg com 1cm de

espaçamento entre os eletrodos, Em será da ordem de 30kV.

C. Lei de Paschen

A lei de Paschen, descoberta por ele mesmo em 1889, dá o potencial como função da

massa de gás entre os eletrodos.

Es = f (p,d)

Onde:

p - é a pressão absoluta.

d - é o espaço entre os eletrodos.

A figura 2 ilustra a lei de Paschen para o ar com altos valores de “pd”.

1.1.2 – Dielétricos Líquidos:

Os óleos e askarels são praticamente os únicos dielétricos líquidos usados em

componentes elétricos e serão considerados separadamente.

A. Óleos de Grande Pureza

Com tratamento especial, é possível remover praticamente todas as impurezas de um

óleo.

Para produzir ruptura num óleo de grande pureza, é preciso que existam transmissões

elétricas. Elas podem acontecer de dois modos:

1. Através dos íons naturais existentes no óleo;

2. Por emissão de elétrons do catodo sob alta tensão elétrica.

No campo elétrico intenso deve haver uma propagação dessas transmissões; os íons

positivos indo para o eletrodo negativo e os íons negativos indo para o eletrodo positivo.

Isso contribui com uma pequena corrente de condução inicial. Sob a alta tensão elétrica

alguns dos elétrons das órbitas dos átomos são desprendidos do núcleo e ficam livres,

produzindo íons por colisão.

Quando ocorre a ruptura, um arco é formado dentro do líquido e, por algum tempo, as

propriedades que protegem o óleo contra o calor são perdidas. O calor do arco no líquido

carboniza o óleo e por fim as partículas de carbono se espalham pelo óleo, contaminando-o.

A tensão de ruptura (breakdown voltage – BDV) é também chamada de “tensão crítica”.

B. Óleos de Boa Pureza

O mecanismo de ruptura para óleos de boa pureza é exatamente igual ao dos óleos de

grande pureza. As maiores quantidades de impurezas nestes óleos fazem com que as

transmissões elétricas sejam aceleradas. Como conseqüência, íons são formados mais

rapidamente através das colisões, atingindo a condição acumulativa a valores de tensão bem

menores que nos óleos de grande pureza.

Esferas são mais freqüentemente usadas como eletrodos em testes de ruptura em óleos.

1.1.3 – Dielétricos Sólidos:

Existem várias causas de ruptura em dielétricos sólidos e várias teorias relatando essas

causas. Muitas vezes a ruptura é causada por efeitos externos, como exposição às altas

temperaturas, produtos químicos e choques mecânicos. Isto pode produzir carbonização,

quebra e degradação física e química do dielétrico.

As análises a seguir serão dirigidas às falhas causadas pelos efeitos das tensões

elétricas e temperatura na estrutura física e molecular dos isolantes.

A. Ionização Interna

O isolante é destruído internamente, geralmente devagar, pelas descargas provocadas

pela ionização de gases em espaços vazios.

B. Ruptura Intrínseca

As altas tensões elétricas separam elétrons dos átomos e estes se tornam carregadores

de carga, produzindo corrente elétrica. Este processo é conhecido como “emissão de campo

interno”. Quando a tensão é aumentada, mais e mais elétrons são soltos até que a emissão de

elétrons chega a um valor crítico, aumentando a corrente a grandes valores. Esta corrente é

chamada de “densidade de corrente crítica”, quando há um aumento grande na emissão, que

culminará com uma avalanche de elétrons semelhante aos gases. Finalmente o processo

resultará em um grande arco corrente e na ruptura do dielétrico.

C. Ruptura Térmica

Também chamada de “teoria piroelétrica” , diz que a ruptura é atribuída ao calor

intrínseco do dielétrico, quando sob tensão elétrica.

O isolante possui um coeficiente de temperatura resistivo muito negativo. A resistência do

isolante pode diminuir de 4 a 5% por grau Celsius aumentado na temperatura.

Com a resistividade do isolante caindo, permite-se um aumento da densidade de

corrente, que por conseqüência aumentará a temperatura e o efeito se torna acumulativo.

Com a diminuição da resistência e o aumento irrestrito da corrente a temperatura pode

chegar a causar uma degradação térmica no isolante, produzindo a ruptura.

1.2 – RIGIDEZ DIELÉTRICA:

Representa a capacidade que um material tem de suportar esforços elétricos sem sofrer

danos. Pode ser definido como a maior tensão Ed , à qual o material pode ser submetido sem

perfurar. Para que exista a perfuração, é necessária, além da tensão, uma determinada

quantidade mínima de energia.

( kV / mm )

L

Vd

Ed =

O valor de Ed é obtido, na prática, dividindo-se a tensão de perfuração Vd pela

espessura do material L. Apesar da simplicidade da fórmula, a determinação do resultado do

teste é complexa, uma vez que é muito influenciado por fatores característicos do ensaio, tais

como a espessura do material, formato dos eletrodos e da amostra, freqüência da tensão

aplicada, temperatura, umidade, tempo de duração do ensaio etc.

1.2.1 – Característica da tensão aplicada:

Ensaios em amostras de diversos materiais têm mostrado que a curva de

envelhecimento acelerado por tensão Vcc em função do tempo é relativamente horizontal, se

comparada com a de Vca. Isso significa que um ensaio de tensão em Vcc é menos prejudicial

que outro realizado com o mesmo nível de tensão em Vca.

1.2.2 – Tempo de duração do ensaio:

Os ensaios de tensão aplicada submetem os dielétricos a esforços consideráveis

de fadiga, de forma que, se forem muito prolongados, o dielétrico poderá ser perfurado. Quanto

maior for a tensão aplicada, menor será o tempo que a suportará sem perfurar.

1.2.3 – Espessura do material isolante:

A rigidez dielétrica não é proporcional à espessura do material; à medida que a

espessura aumenta, a rigidez dielétrica média se reduz. Isso é um inconveniente principalmente

para as altas tensões em que são requeridas grandes espessuras de material.

Não existe isolante perfeito, mas apenas bons isolantes.

Viscosidade – É a resistência que oferece ao escoamento contínuo sem turbulência,

inércias ou outras forças. A viscosidade é normalmente medida pelo tempo que uma

determinada quantidade leva para ser escoada através de um orifício com dimensões

determinadas. A viscosidade não tem valor significativo na determinação das condições de

contaminação do óleo; entretanto, tem importância significativa na determinação do tipo de óleo.

Ponto de Anilina – O ponto de anilina é a temperatura em que há a separação de anilina

de uma mistura de anilina e óleo. O ponto de anilina indica a capacidade do óleo de dissolver

materiais em contato com ele e seu conteúdo em aromáticos.

Tensão Interfacial – A tensão interfacial mede a força e atração entre as moléculas de

óleo e água na superfície de contato. Essa força se expressa, normalmente em dinas/cm. A

tensão interfacial é um ótimo detector da existência de contaminantes dissolvidos no óleo. Uma

diminuição acentuada é um indicativo de contaminação ou deterioração do óleo.

Rigidez Dielétrica – É a propriedade de um dielétrico de se opor a uma descarga

disruptiva; é medida pelo gradiente de potencial sob o qual se produz essa descarga. O teste de

rigidez dielétrica revela a presença no óleo de agentes contaminantes tais como a água, sujeira

e partículas condutoras. Existem dois métodos para testar a rigidez dielétrica: o de discos (NBR

• 6869 e ASTM – D877) e o de esferas (ASTM – D1816). O método de esferas é preferido, em

virtude de sua maior sensibilidade para teste de óleos novos e de boa qualidade. O método de

discos é mais adequado para testes de óleo usado e de qualidade inferior. Uma rigidez dielétrica

alta indica alta capacidade do óleo de resistir a esforços elétricos sem falhar.

Fator de Potência – O fator de potência é definido como o quociente entre as perdas

consumidas em watts e os volt-ampéres, quando testados com tensão senoidal em condições

determinadas. Incrementos elevados do fator de potência indicam contaminação ou deterioração

por água, oxidações, partículas em suspensão, etc. Uma vez que as perdas aumentam com a

temperatura, os testes de fator de potência devem ser referenciados a uma mesma temperatura.

(20°C).

Índice de Acidez – A ASTN D-974 define o índice de acidez como a quantidade de base,

expressa em miligramas de hidróxido de potássio, necessária para neutralizar os constituintes

ácidos contidos em uma amostra de óleo mineral. A formação de acidez inicia-se logo após o

óleo ser colocado no tanque do transformador. O efeito de agitação, produzido pela vibração

eletromagnética, pancadas, e, especialmente o calor, acelera a deterioração em função do

tempo. As diminutas partículas de água colaboram para a oxidação e formação de ácidos. Essa

reação é catalisada pelo cobre dos enrolamentos.

1.3.1.2 – Influência da umidade nas características do óleo:

As propriedades elétricas dos isolantes diminuem com o passar do tempo. O fator

principal, nos transformadores antigos, é a umidade que o óleo absorve do ar ambiente, devido

às contrações e dilatações originadas por variações da carga ou da temperatura externa. Esse

problema está minimizado com a nova tecnologia do pulmão de ar introduzido no tanque de

expansão. Outra fonte de água procede de reações químicas da celulose dos enrolamentos.

Uma isolação com 80% de envelhecimento pode ter produzido uma quantidade de água

equivalente a 2% do peso dos isolantes sólidos. Se o óleo mantido em um container se mantiver

em contato direto com o ar, produzir-se á uma migração de molécula do ar para o óleo ou vice-

versa até alcançar o equilíbrio estável.

A água livre pode ser retirada facilmente por filtragem através de papéis absorventes. A

água dissolvida apenas pode ser detectada por testes elétricos e análises químicas e só pode

ser extraída por aquecimento e vácuo.

1.3.1.3 – Influência dos gases dissolvidos no óleo:

O óleo tem a propriedade de dissolver os gases com os quais mantém contato direto. A

solubilidade é inversamente proporcional à viscosidade; o óleo de transformador pode dissolver

a 25°C e 760 Torrs as seguintes percentagens em volumes de gases: ar (10,8%), Nitrogênio

(9%), oxigênio (14,5%), dióxido de carbono (99%), Hidrogênio (7%) e metano (30%) em volume.

O óleo utilizado em cabos elétricos, muito mais viscoso, tem uma dissolubilidade de ar em torno

de 6%. A solubilidade de gases e a umidade aumentam com a pressão do gás na superfície do

óleo.

1.3.1.4 – Recondicionamento físico do óleo:

Entende-se por recondicionamento do óleo a retirada de contaminantes por meios

mecânicos, não incluindo a recuperação por meios químicos. Existem diversos fabricantes de

equipamentos para o recondicionamento do óleo isolante, cada um com suas características.

Três sistemas são principalmente utilizados:

a) Filtros;

Filtros prensa onde o óleo é forçado a circular através de materiais porosos,

principalmente o papelão, com capacidade de absorção de água e retenção de partículas sólidas não coloidais, tais como o carvão e a borra.

Figura 7 – Filtro Prensa

b) Centrifugadoras; A centrifugação consiste na separação de partículas sólidas e líquidas em emulsão,

aproveitando o efeito da força centrífuga. Esse sistema consegue separar mais

rapidamente que o filtro as partículas mais grossas, porém sem a eficiência do filtro;

também não consegue retirar a água dissolvida.

Existe também o filtro centrífugo que utiliza um estágio onde o óleo é aquecido, chamado de Filtro centrífugo Hot Oil.

1.3.2 – Análise de Óleos:

Usados nos equipamentos elétricos, como transformadores e outros, os óleos isolantes

também devem ter suas propriedades constantemente avaliadas. As análises realizadas são fundamentais para prolongar a vida útil do equipamento elétrico, evitando com isso a interrupção

do fornecimento de energia.

Por meio de análises físico-químicas controla-se a qualidade do óleo e por métodos

cromatográficos pode-se detectar a existência de falha nos equipamentos.

Tabela 1

Ensaio Método Descrição

Cor

MB 351

Determinação da cor ASTM (Método do colorímetro ASTM).

ensaio comparativo com padrões de cores; não é um ensaio

crítico, mas útil na avaliação sobre o estado de oxidação do óleo

isolante

Densidade NBR - 7148

ensaio empregado para classificar o óleo isolante como naftênico

ou parafínico, também pode ser usado para verificação de

mudanças marcantes no óleo isolante

Tensão interfacial

(*)

NBR - 6234

ensaio empregado para avaliar se a presença de contaminantes

polares e/ou produtos de oxidação do óleo isolante ainda permitem

seu uso

Teor de água (ppm)

(*)

NBR - 10710

ensaio empregado para determinar a concentração de água

dissolvida no óleo

Índice de neutralização

(*)

NBR - 14248

ensaio empregado para quantificar a presença de contaminantes

polares ácidos, normalmente produtos de oxidação do óleo

isolante

Rigidez dielétrica

(*)

NBR - 6869

ensaio usado para avaliar a capacidade do óleo isolante de

suportar tensões elétricas sem falhar; usualmente, este parâmetro

é influenciado pela presença de partículas e/ou água no óleo

isolante

Fator de dissipação a

100ºC

NBR - 12133

ensaio empregado como indicativo de contaminantes solúveis no

óleo isolante; deve ser avaliado como comparativo em relação aos

resultados anteriores

(*)

testes usados como referencial para indicar o momento em que se deve regenerar ou substituir o óleo.

O óleo mineral isolante em serviço está continuamente deteriorando-se devido às

reações de oxidação, que podem ser aceleradas pela presença de compostos metálicos, oxigênio, alto teor de água e calor excessivo. Tais alterações podem levar ao comprometimento

do equipamento. Como conseqüência, podem ocorrer mudanças de cor no óleo, formação de

compostos ácidos e num estágio mais avançado da oxidação, precipitação de borra. Essas

mudanças nas características devem ser acompanhadas por análises físico-químicas

periódicas.

A metodologia recomendada está descrita na NBR-10576, cujo título é “Guia para

acompanhamento de óleo mineral isolante de equipamentos elétricos”. Os ensaios para avaliação do desempenho do óleo indicados por essa norma, assim como a metodologia que

deve ser usada, são os apresentados na Tabela 1.

Tabela 2

Ensaio Método Descrição

Teor de inibidor de

oxidação (DBPC)

MB -

ensaio empregado para determinar a concentração de dibutil-paracresol

(DBPC) em óleo mineral isolante pelo método espectofotométrico

Teor de ascarel (PCB) NBR - 13882

ensaio empregado para determinar a concentração de policloreto de

bifenila (PCB) em óleo mineral isolante pelo método do eletrodo seletivo a

cloreto

Teor de furfuraldeído

em desenvolvimento

na ABNT

ensaio empregado para determinar a concentração de furfuraldeído em

óleo mineral isolante pelo método espectrofotométrico

Viscosidade cinemática NBR - 10441

avalia se um óleo isolante apresenta fluidez adequada para emprego em

aplicações elétricas, bem como na sua capacidade de refrigeração

Índice de refração NBR - 5778

avalia se um óleo isolante não está contaminado o suficiente,

principalmente por outros tipos de hidrocarbonetos, impedindo seu uso em

aplicações elétricas

Ponto de fluidez NBR - 11349

determinação da temperatura mínima (ponto de congelamento) em que um

óleo isolante se apresenta como um líquido

Ponto de fulgor NBR - 11341

ensaio empregado para determinar a temperatura mínima no qual os

vapores do óleo isolante se tornam inflamáveis; serve de indicativo da

presença de contaminantes, usualmente outros tipos de hidrocarbonetos

Ponto de combustão NBR - 11341

determina a temperatura mínima no qual o óleo isolante se inflama; serve

de indicativo da presença de contaminantes, usualmente outros tipos de

hidrocarbonetos

Ponto de anilina MB - 290

este ensaio pode ser indicativo de concentração inadequada de compostos

aromáticos no óleo

Cloretos e sulfatos NBR - 5779

ensaio qualitativo empregado para acusar a presença ou não de cloretos

e/ou sulfatos como contaminantes no óleo

Enxofre corrosivo NBR - 10505 ensaio qualitativo empregado para acusar a presença ou não de enxofre

Estabilidade à oxidação IEC - 1125 avalia a resistência do óleo à oxidação

Compatibilidade de

materiais isolantes

NBR - 14274

ensaio empregado para avaliar se algum componente ou matéria-prima

(papel, borracha, tintas, etc.) utilizada na construção de equipamentos

elétricos são incompatíveis com óleos isolantes

Fonte : Brastrafo do Brasil Ltda.