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Title in Portuguese: Avaliação técnico-econômica do aumento do rendimento em motores de indução trifásicos de baixa potência após rebobinagem
Author: Aguiar, Victor de Paula Brandão
Advisor(s): Pontes, Ricardo Silva Thé
Keywords: Engenharia elétrica
Motores elétricos - Enrolamento
Motores - Rentabilidade
Motores - Medição de desempenho
Método dos elementos finitos
Retrofitting
Winding stator
Equivalent circuit
Efficiency measurement
Element finite method
Industrial motors
Issue Date: 21-Sep-2018
Citation: AGUIAR, Victor de Paula Brandão. Avaliação técnico-econômica do aumento do rendimento em motores de indução trifásicos de baixa potência após rebobinagem. 2018. 108 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Atualmente, a análise econômica do ciclo de vida dos motores elétricos de indução é o modo mais efetivo de medir a viabilidade econômica de ações que promovam eficiência energética aos usuários finais, principalmente, o setor industrial. A troca de motores elétricos antigos por novos e mais eficientes é uma prática conhecida que leva à conservação de energia, entretanto, a rentabilidade da troca destes motores não leva em conta o custo durante o ciclo de vida destes motores, a origem do valor de rendimento adotado nos cálculos e características econômicas como variação e crescimento da tarifa de energia elétrica na localidade onde ocorre a troca destes motores. Desta forma este trabalho propõe apresentar a viabilidade técnica e a rentabilidade de motores elétricos de indução de baixa potência que têm seu rendimento melhorado após a rebobinagem visando melhor viabilidade do investimento, e apresentar o preço da energia elétrica poupada que promove a conservação de energia. Foi realizada a análise dos motores elétricos de indução antes e após a rebobinagem e, em seguida foram simulados em software comercial de elementos finitos (COMSOL Multiphysicsr). Os motores são rebobinados a partir de uma estratégia de rebobinagem que utiliza enrolamentos factíveis nas oficinas de rebobinagem tais como enrolamentos concêntricos e imbricados. Foi montada uma bancada experimental de medição de rendimento de acordo com os métodos A e B da norma IEEE 112/2017 que também possibilita a medição da corrente de partida e da temperatura média do enrolamento para cada motor testado. Dentre os motores rebobinados, simulados e ensaiados estes possuem as maiores rentabilidades em relação a troca por motores IR3/IE3/Premium, diretamente vendidos no mercado, e até mesmo em relação a um hipotético motor IE4/Super-Premium onde é proposto um índice mínimo de rendimento para tal comparação. Os motores rebobinados aumentam seu rendimento entre 3 e 4 pontos percentuais em relação ao enrolamento original e o maior tempo de retorno é 2 anos, independentemente do método de medição de rendimento. A partir de um motor com enrolamento concêntrico e rendimento nível IR2/Padrão algumas opções atingem o nível IR3/IE3 com diferentes enrolamentos imbricados e uma opção é limítrofe entre a classe IE4/Super-Premium e a classe IR3/IE3.
Abstract: Nowadays the economic analysis of electric motor’s life cycle is the most effective way to measure the economic viability of the energy efficiency actions to the end users, specially the industrial sector. The replacement of aged electric motors by new and energy-efficient ones is an well-known trade that leads to energy savings however the cost-effectiveness in motors’ repla- cement does not take into account the life cycle costs, how the efficiency value is measured or calculated, and economical features as the variation and growth of electricity tariff in a local sce- narium. Thus, this work presents the technical feasibility and cost-effectiveness of the low-power induction motors that have their efficiency improved after rewinding aiming better investment viability and presents the value of energy saved promoting energy efficiency. The induction motor’s analysis is performed before and after rewinding, in sequence the motors are simulated by a commercial software based on finite elements method (COMSOL Multiphysicsr). The motors are rewound using a rewinding strategy that use feasible windings at rewinding workshops, i.e., concentric and imbricated windings. The test workbench for efficiency measurement by A and B methods from IEEE 112/2017 makes possible locked-rotor current measurement and winding temperature measurement for each tested motor. Among rewound motors which were simulated and tested, they have the best cost-effectiveness after replacement instead IR3/IE3/Premium motors directly sold in the market and even a hypothetical IE4/Super-Premium motor where an IR4 minimum energy performance standard is proposed to make real this comparison. The rewound motors increase their efficiencies between 3 and 4 percentage points in relation to the former winding and the payback is less than 2 years regardless of the efficiency measurement method used. From the motor with concentric winding and efficiency level IE2/IR2 some rewound motors reach IR3/IE3 with differents imbricated windings and one motor reaches the borderline between IE4/Super-Premium and IR3/IE3 levels.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/37037
metadata.dc.type: Tese
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