Prof. Me. Fábio da Conceição Cruz
PARTIDA DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
Sumário
1.Objetivos
2.
Partida de motores elétricos
3.Tipos de circuitos
4.
Tipos de dispositivos
5.Métodos de partida
1. Conhecer os equipamentos e dispositivos
utilizados em acionamento de MIT’s tipo
gaiola de esquilo.
2. Entender os métodos de partida direta,
partida estrela-triângulo, partida
compensadora e por meio de soft starter de
MIT’s tipo gaiola de esquilo.
• No momento da partida os motores elétricos solicitam corrente muito maior que em serviço contínuo (pode chegar a 10 vezes o valor nominal).
• Os motores, durante a partida, podem ocasionar perturbações inaceitáveis na rede de distribuição, na instalação propriamente dita e nos demais equipamentos.
O conjugado do motor varia de
maneira proporcional ao quadrado da tensão.
Corrente cresce linearmente com a
tensão.
É possível controlar a corrente de
partida por meio do controle da tensão aplicada aos terminais do motor.
Máquinas CA –
Característica Corrente - Tempo
• A corrente de partida de motores de indução trifásicos é de 5 a 7 vezes o valor da corrente nominal a plena carga e independe da carga acionada
Nestes dispositivos ficam todos os componentes necessários ao comando e proteção de um motor elétrico.
Desses dispositivos, distinguem-se três tipos de circuito:
Circuito de comando: comanda a operação de fechamento e
abertura.
Circuito principal ou de força: é responsável pela
alimentação do motor, ou seja, ele é responsável pela conexão dos terminais/fios do motor a rede elétrica.
Circuito auxiliar: usado em funções como sinalização e
intertravamento.
Tipos de circuitos elétricos
Classificação dos dispositivos elétricos
utilizados em baixa tensão (V
linha< 1000V):
Seccionamento
Proteção contra curto circuitos e sobrecargas
Comutação
1. SECCIONAMENTO: isolar eletricamente uma instalação
(circuito de potência e de comando) da rede que a alimenta.
Seccionador: constituído basicamente por um bloco de contatos e por um dispositivo de comando frontal ou lateral.
- Fechamento e abertura comandadas manualmente. - Não deve ser manobrada com carga (regra geral).
Seccionadoras Rotativas RIW- WEG
• Operação sob carga • Manopla SECCIONAMENTO Seccionador
Seccionadoras saca-Fusíveis
FSW – WEG
• Operação sob carga. • Fusíveis do tipo NH.
• Equipadas com câmara de extinção de arco.
Seccionadoras Rotativas RFW – WEG
- Seu acionamento é rotativo por meio de manopla.
Obs.: Nos exemplos acima os dispositivos possuem as funções de
2. PROTEÇÃO: Evitar que incidentes como sobretensão,
falta de fases, curto-circuitos , entre outros causem avarias nos componentes.
2.1. Fusíveis: protegem as linhas alimentadoras, dispositivos de comando e equipamentos contra curto-circuitos. Operação baseada em elemento fusível que abre o circuito, interrompendo-o na ocorrência de uma falha.
2.
PROTEÇÃO
2.1. Fusíveis – Funcionamento
Dotado de um elemento metálico com seção reduzida
na sua parte média.
Normalmente colocado no interior de um corpo de
porcelana hermeticamente fechado.
Contém areia de quartzo no interior que funciona
como elemento extintor.
2. PROTEÇÃO 2.1. Fusíveis Fusível NH: - Uso industrial - Corrente normalizada de 4 a 630 A. - Capacidade de ruptura de 120 kA - Tensão máxima de 500 V. PROTEÇÃO:
– Utilizado em residências e indústrias. - Correntes nominais de 2 a 63 A. - Capacidade de ruptura de 50kA e - Tensão máxima de 500 V. FUSÍVEL DIAZED
Principais características
◦
Corrente nominal: aquela que percorre o fusível por
tempo indefinido sem que este apresente um
aquecimento excessivo.
◦
Tensão nominal: tensão máxima de exercício do
circuito.
◦
Capacidade de interrupção: valor máximo eficaz da
corrente simétrica de curto-circuito que o fusível é
capaz de interromper.
Principais características
◦
Os fusíveis devem ser especificados por:
◦
CLASSES DE SERVIÇO=CLASSE DE FUNÇÃO + CLASSE DE OBJETO◦
Classe de função (letra minúscula)
a (fusível de faixa parcial): fusíveis que são capazes de
desligar a partir de determinado múltiplo da corrente nominal até a corrente nominal de desligamento.
g (fusíveis faixa completa): capazes de operar a partir
do menor valor de sobrecorrente até a corrente nominal de desligamento
Principais características
◦Classes de objetos protegidos:
L-G: cabos e linhas / proteção geral
M: equipamentos eletromecânicos
R : semicondutores
B: instalações em condições pesadas (minas) ◦Classes de serviço:
Fusível NH
Fusível NH
2.2.2. Disjuntores PROTEÇÃO- Dispositivos de proteção comuns em baixa tensão.
- Protege as instalações elétricas e equipamentos contra sobrecarga e curto-circuito.
Os disjuntores possuem, no mínimo, dois níveis de proteção:
◦Contra sobrecorrentes pequenas e moderadas (geralmente correntes de sobrecarga), através de disparadores eletromagnéticos ou térmicos;
◦Contra sobrecorrentes elevadas (geralmente correntes de curto-circuito), através de disparadores eletromagnéticos. Disjuntor tripolar 2. PROTEÇÃO 2.2. Disjuntores Curvas dos disjuntores.
SIMBOLOGIA Bifásico Trifásico
2. PROTEÇÃO 2.2. Disjuntor-motor
- São simultaneamente dispositivos de proteção e manobra. - Protege as instalações elétricas
e equipamentos contra sobrecorrente e curto-circuito.
Características
-Atuação multipolar
-Larga margem de escolha das correntes nominais.
-Podem ser religados após serem atuados.
2. PROTEÇÃO 2.2. Disjuntor-motor
É recomendado o uso do disjuntor motor em partida de motores somente nos seguintes casos:
-Comando deve ser local.
-Frequência de operação é baixa.
-Pouco espaço.
Disjuntor motor
2. PROTEÇÃO
2.3. Relés de sobrecarga (térmico)
- Dispositivos de proteção contra sobrecorrente.
- Baseado no modelo térmico do equipamento protegido (deformação de bimetálico).
Relé de sobrecorrente tripolar (RW 27D – Weg)
Tipos de dispositivos
2. PROTEÇÃO
2.3. Relés de sobrecarga (térmico)
SIMBOLOGIA
3. COMUTAÇÃO: Consiste em estabelecer, interromper e,
no caso de variação da velocidade, regular o valor da corrente absorvida pelo motor.
3.1 Contatores: elemento principal de comando eletromecânico, permitem o controle de elevadas correntes por meio de um circuito de baixa corrente. - Núcleo fixo atrai o núcleo móvel, através de campo magnético, que fecha o circuito.
• Contatos principais: fechados conduzem a corrente do circuito principal.
• Contatos auxiliares: necessários à lógica do circuito.
Esboço de contator. Fonte: Claiton Franchi
3.1 Contatores
Contator Siemens.
SIMBOLOGIA
SOFT - STARTER
• Chaves de partida estática,
destinadas à aceleração,
desaceleração e proteção
de motores de indução
trifásicos.
• Permite obter acelerações e
desacelerações suaves.
Os motores são comandados através de chaves de partida, sendo que as mais empregadas são:
1. Partida direta 2. Partida estrela-triângulo 3. Partida compensadora 4. Partida com soft-starter
A escolha de um determinado método de partida
depende das condições exigidas pela rede, das
características da carga e da potência do motor.
3.1. Partida direta
- As três fases são ligadas diretamente ao motor, ocorrendo um pico de corrente.
Vantagens:
-Baixo custo.
-Conjugado de partida elevado.
-Equipamento simples e de fácil construção.
Desvantagens:
– Queda de tensão acentuada;
– O sistema deverá ser superdimensionado(elevação de custos); - Elevada corrente de partida.
3.1. Partida direta.
3.1. Partida direta
Restrições:
– A corrente do motor deve ser bem inferior à
da rede;
– As instalações elétricas devem ter capacidade
para conduzir a corrente de partida (tempo
curto)
e
a
corrente
nominal
(regime
permanente);
3.2. Partida estrela-triângulo
Partida com redução de tensão (58% da
tensão nominal) e consequente, redução de
corrente.
Na partida executa-se a ligação estrela no
motor, e após um certo tempo
(aproximadamente 90% da velocidade
nominal) a ligação é convertida em triângulo.
3.2. Partida estrela-triângulo – Circuito de
comando
3.3 Partida estrela triângulo – Conjugado
: conjugado fechamento estrela
: conjugado nominal
3.2. Partida estrela-triângulo – Circuito de
comando
DIAGRAMA TRIFILAR DIAGRAMA UNIFILAR
3.2. Partida estrela-triângulo
• Redução da corrente de partida para aproximadamente 33 % do valor nominal.
• Conjugado resistente deve ser de até um terço do conjugado de partida (na prática, em vazio)
3.2. Partida estrela-triângulo
• Condições:
– Os motores devem ser trifásicos, com duas
tensões de ligação (estrela e triângulo) e ter no
mínimo 6 terminais;
3.3 Partida compensadora (por autotransformador)
• Essa chave de partida alimenta as bobinas do motor
com tensão reduzida na partida.
•
A redução da tensão é feita por meio da ligação de
um autotransformador em série com as bobinas.
•Após realizada a partida, as bobinas do motor
recebem tensão nominal.
3.3 Partida compensadora (por autotransformador)
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
3.3 Partida compensadora
◦
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO – Exercício
Ex.: Um transformador monofásico apresenta tensão no primário de 220 V e secundário 22 V. Calcule: a) a relação de espiras.
b) a corrente secundária sabendo que a corrente no primário vale 2 A.
3.3 Partida compensadora
◦
TRANSFORMADOR MONOFÁSICO – Exercício
Ex.: Considere um transformador de 100/300 V,
com 300 espiras no enrolamento primário.
a) Indique as tensões no primário e do secundário
b) Calcule a relação de transformação
c) Calcule o número de espiras no secundário
3.3 Partida compensadora
◦
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
◦
Vídeo transformador
3.3 Partida compensadora
◦Um auto-transformador é um transformador cujos enrolamentos primário e secundário coincidem parcialmente.
Nprim
Nsec
3.3 Partida compensadora
• Ao longo do enrolamento do autotransformador, são feitos TAPs operacionais nas tensões de 50%, 65% e 80% da tensão aplicada na fase.
◦A corrente, ao longo de todo o
processo de partida do motor, fica reduzida em função da aplicação de uma tensão menor do que a nominal nos terminais do motor em processo de partida.
3.3 Partida compensadora – Diagrama elétrico
Animação
Não desliga na passagem.
3.3 Partida compensadora – Conjugado x velocidade
: conjugado compensado
: conjugado nominal
3.3 Partida compensadora
• É fundamental conhecer o conjugado resistente imposto pela carga no processo de partida para escolher o TAP que será utilizado.
3.4. Partida com soft-starter
Constituem chaves de partida em estado
sólido,são assim chamados por não haver
comutação tipo ON-OFF.
Vantagens:
-
Evita os solavancos das chaves tradicionais ao
passarem de uma posição de tensão reduzida
para a posição de tensão plena.
3.4. Soft-starter- Controle das rampas de
aceleração.
Chaves de partida estática são ajustada em uma tensão inicial adequada.
Ajustado também o tempo de partida.
3.4. Partida com soft-starter
3.4. Partida com soft-starter – Retificador
controlado de silício (SCR).
Estrutura Simbologia
3.4. Partida com soft-starter - Operação
É feito o controle do valor eficaz de tensão aplicado ao motor através do controle do ângulo de disparos dos tiristores SCR.
3.4. Soft-starter- principais funções
Controle das rampas de aceleração e
desaceleração.
Proteção do motor contra aquecimentos devido a
sobrecargas ou a partidas demasiadamente
frequentes.
Detecção de desequilíbrio ou falta de fases e de
defeitos nos tiristores.
3.4. Soft-starter- Controle das rampas de
aceleração.
• O valor da tensão de partida Vp deve ser ajustado de acordo com o tipo de carga que é acionada.
• Para cargas de elevada inércia pode ser necessário o emprego de pulso de tensão de partida (kick start).
3.4. Soft-starter
Devido à dissipação de potência necessário
colocar by pass em paralelo.
Evita o choque hidráulico (golpe de aríete )
◦
Variações de
pressão
decorrentes de variações
da
vazão
, causadas por alguma perturbação,
voluntária ou involuntária, que se imponha ao fluxo
de líquidos em condutos.
◦
Operações de abertura ou fechamento de
válvulas
;
◦
Falhas mecânicas de dispositivos de proteção e
controle.
3.4. Soft-starter
Outra funções
◦
Monitoramento de variáveis
◦
Proteção contra falta de fase
◦
Proteção contra inversão de fases, sobrecorrente
◦
Frenagem de motores por injeção de corrente
contínua.
◦
Ajuste da soft starter pela corrente máxima inicial.
◦
Controle do fator de potência pela variação da
tensão fornecida ao motor.
3.4. Soft-starter
Aplicações
◦
Bombas centrífugas
◦
Ventiladores, exaustores
◦
Compressores
◦
Fornos rotativos
Aplicações
◦
Transportadores de carga
◦
Escadas rolantes
Dispositivo capaz de gerar
uma tensão e frequência
trifásicas ajustáveis.
Possível controlar a
velocidade de motor trífásico
Seção Inversora
Saída de tensão pulsada
1. Quais as 3 classes de dispositivos de acionamento ?
Resp.: Dispositivos de seccionamento, proteção e comutação. 2.Qual a função dos fusíveis ? Cite 2 tipos.
Resp.: Proteger as linhas alimentadoras, dispositivos de comando e equipamentos contra curto-circuitos.
3.Cite 2 desvantagens da utilização do método de partida direta de motores.
Resp.: Queda de tensão acentuada, sistema deverá ser
superdimensionado(elevação de custos),elevada corrente de partida. 4. Por qual motivo o motor deve partir sem carga quando utilizando a partida por chave estrela-triângulo ?
Resp.: Devido a grande redução de conjugado durante a partida.
5. Explique o funcionamento do retificador controlado de silício (SCR).
6. Cite 3 funções da soft starter.
Resp.: Controle das rampas de aceleração e desaceleração. Proteção do motor contra aquecimentos devido a sobrecargas ou
a partidas demasiadamente frequentes.
Detecção de desequilíbrio ou falta de fases e de defeitos nos
tiristores.
7. Como é feito o controle da corrente de partida através da soft starter ?
Resp.: Através da variação gradual do instante de aplicação do pulso no gate do SCR .
Chaves seccionadoras WEG. Disponível em: weg.net/br/Produtos-e-Servicos/Controls/Protecao-de-Circuitos-Eletricos/Chaves-Seccionadoras. Acesso em 12 de fevereiro de 2014.
Franchi, C.M. .ACIONAMENTOS ELETRICOS, Ed. Erica, 4a. Ed., SP,
2008.
Fuentes,R. C.. APOSTILA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL.
Universidade Federal de Santa Maria.
Henrique, H.. APOSTILA CHAVES DE PARTIDA PARA MOTORES
TRIFÁSICOS DE INDUÇÃO. Instituto Federal do Rio Grande do Norte.
Henrique, H. .APOSTILA CHAVES DE PARTIDA - COMPONENTES.
