Como determinar a localização de um curto-circuito nos enrolamentos de máquinas elétricas CA

Nos enrolamentos das máquinas elétricas de corrente alternada, são possíveis os seguintes curtos-circuitos: entre as espiras de uma bobina, entre bobinas ou grupos de bobinas da mesma fase, entre bobinas de fases diferentes.

O principal sinal pelo qual você pode encontrar um curto-circuito nos enrolamentos de um motor CA é o aquecimento por curto-circuito. Para fazer isso, você precisa sentir o enrolamento do motor elétrico após desligar. A sensação da bobina só deve ser feita com a bobina desligada!

Para detectar uma falha no rotor de fase de um motor de indução, o rotor é desacelerado e o estator é conectado à rede. No caso de curto-circuito de parte significativa do enrolamento do rotor ou se o motor for de grande potência, a frenagem na tensão nominal torna-se impossível, pois causa uma grande corrente no estator e o acionamento da proteção do motor. Nesses casos, recomenda-se que o teste seja realizado em tensão reduzida.

Figura 1.Explicação dos sinais de curto-circuito nos enrolamentos quando ligados em estrela a) e delta (b)

Em alguns casos, a parte em curto do enrolamento do motor pode ser imediatamente identificada por sua aparência - isolamento carbonizado.

Deve-se ter em mente que, na presença de ramos paralelos no enrolamento, um curto-circuito em uma das fases da fase (com um número significativo de espiras fechadas) pode causar aquecimento do outro ramo, que não possui um curto-circuito, pois este acaba sendo fechado pelas voltas do ramo de enrolamento defeituoso.

A fase que está em curto pode ser encontrada pela assimetria da corrente consumida pela rede. Ao conectar o enrolamento de um motor elétrico com uma estrela (Fig. 1, a) em uma fase em curto-circuito, a corrente (A3) será maior do que nas outras duas fases. Ao conectar o enrolamento de um motor elétrico com um triângulo (Fig. 1, b) em duas fases da rede à qual a fase defeituosa está conectada, as correntes (A1 e A3) serão maiores do que na terceira fase (A2) .

Recomenda-se que a tentativa de determinar a fase defeituosa seja realizada em tensão reduzida (1/3 - 1/4 da nominal), no caso de um motor assíncrono com rotor bobinado, o enrolamento deste último pode ser aberto , e no caso de um motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo ou no caso de um motor síncrono, o rotor pode girar ou travar. Ao realizar um experimento com um motor síncrono em repouso, seu enrolamento de excitação deve ser curto-circuitado ou por resistência de descarga.

No experimento com uma máquina síncrona estacionária, as correntes em suas fases serão diferentes mesmo que a máquina esteja em boas condições de funcionamento, o que é explicado pela assimetria magnética de seu rotor. Ao girar o rotor, essas correntes mudarão, mas com um bom enrolamento, os limites de suas mudanças serão os mesmos.

Uma fase em curto também pode ser determinada pelo valor de sua resistência à corrente contínua, medida por uma ponte ou pelo método amperímetro-voltímetro, a fase em curto terá uma resistência menor. Se não for possível separar as fases, as resistências trifásicas são medidas.

No caso de conectar as fases do motor elétrico com uma estrela (Fig. 1, a), a maior será a resistência entre as linhas, medida nas extremidades das fases sem curto-circuito, as outras duas resistências serão iguais entre si e será menor que o primeiro. No caso de um motor elétrico de conexão de fase com um triângulo (Fig. 1, b) a menor resistência estará nas pontas da fase que está em curto, as outras duas medições darão grandes valores de resistência e ambas ser o mesmo.

Grupos de bobinas ou bobinas em curto-circuito podem ser encontrados quando toda a bobina é alimentada com corrente alternada ou apenas a fase defeituosa por aquecimento ou pelo valor da queda de tensão em suas extremidades. As bobinas ou enrolamentos em curto-circuito estarão muito quentes e terão uma queda de tensão menor (ao medir a tensão, é conveniente usar pontas de prova afiadas que perfuram o isolamento dos fios de conexão). Neste caso, como acima, as bobinas defeituosas podem ser encontradas pelo valor da resistência CC.

Curtos-circuitos no enrolamento do gerador podem ser encontrados pelo valor da FEM induzida nas fases do enrolamento, em seus grupos de enrolamentos ou em bobinas. Para fazer isso, o gerador é colocado em operação, dê uma leve excitação e meça as tensões de fase; se os enrolamentos estiverem conectados em delta, as fases devem ser desconectadas. A fase fechada terá uma tensão mais baixa. Para encontrar um grupo de bobinas ou uma bobina em curto, meça a tensão em suas extremidades. Para máquina de alta tensão, o experimento pode ser feito com tensão residual.

Nos casos em que for necessário verificar se há defeito no enrolamento do estator ou do rotor, proceda da seguinte forma.

O enrolamento do estator é ligado em tensão reduzida (1/3 — 1/4 da nominal) com o rotor aberto e a tensão nos anéis do rotor é medida pela rotação lenta do rotor. Se as tensões dos anéis do rotor (em pares) não forem iguais entre si e variarem dependendo da posição do rotor em relação ao estator, isso indica um curto-circuito no enrolamento do estator.

No caso de um curto-circuito no enrolamento do rotor (com falha do estator), a tensão entre os anéis do rotor será desigual e não variará em função da posição do rotor.

O experimento pode ser feito alimentando o rotor e medindo a tensão do grampo do estator, caso em que a imagem oposta será obtida. A tensão fornecida ao rotor deve ser 1/3 - 1/4 da tensão nominal dos anéis do rotor, ou seja, a tensão dos anéis com um rotor estacionário e estator ligados à tensão nominal.

Depois de determinar qual dos enrolamentos (rotor ou estator) tem uma conexão espira a espira, a fase defeituosa, grupo de enrolamento ou enrolamento é determinado pelos métodos discutidos acima.

Em casos difíceis (quando um grande número de enrolamentos é fechado) ou quando, por algum motivo, não é possível detectar um curto-circuito, eles recorrem ao método de divisão do enrolamento em partes. Para fazer isso, a bobina é primeiro dividida ao meio e a conexão entre essas partes é verificada com um megaohmímetro. Uma dessas partes é então dividida em duas partes novamente e cada uma é verificada quanto à conexão com a primeira metade e assim por diante até que sejam encontradas bobinas que tenham uma conexão.

Para maior clareza, a fig. 2 mostra esquematicamente este método de detecção de falta em uma fase com oito grupos de enrolamentos quando há uma conexão entre as bobinas 2 e 6 dos grupos de enrolamentos. A divisão da bobina em partes é mostrada em ordem sequencial.

O método de divisão sequencial em partes iguais permite lidar com um número menor de fiação do que ao dividir a bobina inteira em grupos de bobinas.

Arroz. 2 Encontrar um curto-circuito entre as bobinas de uma fase

Se ocorrer um curto-circuito entre duas fases, a junção será localizada de maneira semelhante à anterior, dividindo os enrolamentos em fases. Os enrolamentos de uma das fases com conexão são divididos em duas partes e, com um megaohmímetro, verificam a presença de conexões de cada uma dessas metades com a segunda fase. Em seguida, a parte que está conectada à outra fase é novamente dividida em duas partes e cada uma delas é verificada novamente e assim por diante.

O método de separação em série de peças é usado ao encontrar curtos-circuitos em enrolamentos com ramificações paralelas.Nesse caso, é necessário dividir as fases defeituosas em ramais paralelos e primeiro determinar quais ramais possuem conexão, para só então aplicar esse método a eles.

Como os curtos-circuitos entre fases ou grupos de enrolamentos são mais frequentemente encontrados nas partes frontais dos enrolamentos ou fios de conexão, às vezes é possível encontrar imediatamente o ponto de conexão levantando e movendo as partes frontais enquanto verifica simultaneamente com um megaohmímetro.