Máquinas e Acionamentos Elétricos Acionamentos de Motores de Indução Trifásicos CHAVES DE PARTIDA

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1 CHAVES DE PARTIDA 1 PARTIDA DIRETA O motor parte com valores de conjugado (torque) e corrente de partida plenos, pois suas bobinas recebem tensão nominal (fig. 1.1). Fig. 1.1 (a) Ligação e tensão em triângulo (U ); (b) Ligação e tensão em estrela (U Y ). Sempre que a instalação permitir, o tipo de partida deve ser direta, já que o motor foi projetado para estas condições (corrente e tensões nominais). A corrente elevada na partida do motor ocasiona as seguintes conseqüências prejudiciais: Acentuada queda de tensão no sistema de alimentação da rede, o que ocasiona interferências em equipamentos instalados no sistema; O sistema (cabos, contatores) deverá ser superdimensionado, elevando os custos; Desobidiência às normas vigentes que delimitam a queda de tensão da rede. Devido a estas limitações, a Partida Direta não pode ser aplicada em qualquer situação, ficando restrita a algumas condições: Os motores ligados na rede secundária da concessionária devem ser de no máximo, 7,5 cv; A corrente de partida 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); Os motores devem partir sem carga (a vazio). Somente depois de se ter atingido a rotação nominal é que a carga poderá ser aplicada. O esquema elétrico da Partida Direta contempla o circuito (ou diagrama) de força e o circuito (ou diagrama) de comando. O primeiro é alimentado com a tensão de linha da rede, o segundo, com a tensão de fase. Os esquemas são visualizados na figura

2 Fig. 1.2 Chave de Partida Direta: (a) Diagrama de força; (b) Diagrama de comando. 2 PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO Para se evitar os problemas encontrados na Partida Direta, pode-se utilizar um sistema de partida com redução de tensão e consequentemente redução da corrente. A Partida Estrela- Triângulo consiste na alimentação do motor com redução de tensão nas bobinas durante a partida. Na partida executa-se a ligação estrela no motor (apto a receber tensão de estrela U Y ), porém ele é alimentado com tensão de triângulo (U ), ou seja, com a tensão da rede (fig. 2.1(a)). Assim, as bobinas do motor recebem 58% ( 1 3 ) da tensão que deveriam receber. No instante em que o motor atinge aproximadamente 90% da sua velocidade nominal é feito a comutação, passando o motor a ser ligado em triângulo, assim as bobinas passam a receber a tensão nominal (fig. 2.1(b)). Este tipo de chave proporciona redução da corrente de partida para aproximadamente 33% de seu valor, em comparação com a Partida Direta. Entretanto, para que seja utilizada a Estrela-Triângulo, algumas condições devem ser satisfeitas: Os motores devem ser trifásicos, com duas tensões de ligação (estrela e triângulo) e ter no mínimo 6 terminais; 2

3 A tensão de alimentação deve corresponder à tensão de ligação em triângulo do motor; Assim como na Partida Direta, os motores devem partir sem carga (a vazio), porque na ligação em estrela ocorre também uma redução no torque de partida, proporcional a redução da corrente de partida. (a) (b) Fig. 2.1 (a) Ligação em estrela com tensão de triângulo; (b) Ligação em triângulo com tensão de triângulo. A Partida Estrela-Triângulo poderá ser usada quando a curva de conjugados do motor for suficientemente elevada para poder garantir a aceleração da máquina durante a partida, uma vez que neste momento, o conjugado é reduzido à mesma proporção da corrente. Deste modo, sempre que se desejar utilizar este tipo de chave, o motor deverá ter uma curva de conjugado elevado. O conjugado resistente da carga não deve ultrapassar o conjugado de partida do motor, nem a corrente no instante da comutação deve atingir valores inaceitáveis (muito elevados). Portanto, ocorrem situações em que este tipo de partida não pode ser empregado, como mostrado na figura 2.2. Neste caso, o alto conjugado resistente (Cr) faz com que na partida em estrela o motor acelere no máximo até 85% da rotação nominal onde ocorre a comutação. Neste ponto a corrente que era aproximadamente igual à nominal, vai para 320%, o que não é vantajoso, uma vez que a corrente na partida era de 190%. Na figura 2.3, entretanto, observa-se um motor com as mesmas características, mas o conjugado resistente da carga (Cr) é bem menor. Assim, na ligação estrela o motor acelera até 95% da rotação nominal e neste ponto a corrente é cerca de 50% onde ocorre a comutação, subindo a corrente para 170%, ou seja, praticamente igual à corrente de partida em estrela. É fundamental para a chave de partida estrela-triângulo que o motor tenha possibilidade de ligação em dupla tensão (220/380V, 380/660V, 440/760V) e que a menor tensão coincida com a tensão da rede. Os motores deverão ter no mínimo seis bornes de ligação. As aplicações de motores que mais utilizam a estrela-triângulo são: serras de fita circular, ventiladores, furadeiras e esmeris. 3

4 Fig. 2.2 Comportamento da corrente na Partida Estrela-Triângulo. Fig. 2.3 Comportamento da corrente na Partida Estrela-Triângulo. 4

5 2.1 Seqüência Operacional (com Relé de Tempo Estrela-Triângulo) O botão pulsador S1 aciona o relé de tempo KT1, que através do seu contato energiza o contator estrela K3. Este, por seu contato alimenta a bobina do contator de rede K1. O motor inicia a rotação em Estrela: o contator K1 retém-se por seu contato e o contato deste mantém a energização do relé de tempo KT1 e do contator estrela K3. Decorrida a temporização selecionada em KT1, o mesmo abre seu contato 15-18, desenergizando o contator K3. Após o tempo pré-estabelecido de 100 ms (fixo) o contato do relé de tempo fecha-se, energizando o contator triângulo K2. O motor passa para a ligação Triângulo: o religamento, mesmo que acidental, de K3 é evitado pela existência do contato de K2 no circuito de alimentação da bobina de K3. As figuras 2.4(a) e 2.4(b) mostram, respectivamente, o diagrama de força e o diagrama de comando da Chave de Partida Estrela-Triângulo. Fig. 2.4 Chave de Partida Estrela-Triângulo: (a) Diagrama de força; (b) Diagrama de comando. 5

6 3 PARTIDA COMPENSADORA Esta chave tem por finalidade, assim como a estrela-triângulo, reduzir a corrente do motor na partida. Para isso, durante a partida, a tensão nas bobinas é reduzida. Inicialmente, o motor trifásico é ligado em série com um autotransformador trifásico, após o tempo necessário para ele acelerar (aproximadamente 15 segundos), as bobinas voltam a receber a tensão nominal. A redução da corrente de parrtida depende do TAP em que estiver ligado o autotransformador: TAP 65% redução para 42% do seu valor de partida direta; TAP 80% redução para 64% do seu valor de partida direta A chave de partida compensadora pode ser usada para motores que partem sob carga. Entretanto, para que ela seja utilizada, algumas condições devem ser satisfeitas: O autotransformador deverá ter potência igual ou superior a do motor; O conjugado resistente de partida da carga deve ser inferior à metade do conjugado de partida do motor (fig. 3.1); É indicada para motores de potência elevada, que acionam cargas com alto índice de atrito. Fig. 3.1 Características de partida de motor com chave compensadora. As aplicações de motores que mais utilizam a Compensadora são: britadoras e máquinas acionadas por correia. 6

7 3.1 Seqüência Operacional Pressionando-se o botão pulsador S1 é acionado o contator K3 que curto-circuita o secundário do autotransformador. Este, através do seu contato 13-14, energiza a bobina do contator K2 que conecta o autotrasnformador à rede. O motor parte sob tensão reduzida: o contator K2 retém-se por seu contato 13-14, e o contator K3 por este mesmo contato e por seu contato Simultaneamente a energização de K2, ocorre a energização do relé de tempo KT1, que principia a temporização. Após o decurso desta, o contato de KT1 que atua sobre o circuito da bobina de K3, comuta. O contator K3 é desenergizado e fecha seu contato 21-22, situado no circuito da bobina do contator de rede K1, e este em conjunto com o contato de K2, energiza-a. O contator K1 mantémse por seu contato 13-14, e através de e desenergiza K3 e K2 respectivamente. O motor passa a funcionar sob tensão nominal: o contato de K1 impossiilita o acionamento, mesmo que acidental, do contator K3. Sob condições normais, só é possível uma nova partida caso tenha sido acionado o pulsador S0, ou pela abertura do contato de FT1, em caso de sobrecarga. Fig. 3.2 Chave de Partida Compensadora: (a) Diagrama de força; (b) Diagrama de comando. 7

8 4 COMPARATIVO ESTRELA-TRIÂNGULO X COMPENSADORA Vantagens Desvantagens Chave Y- custo reduzido; elevado nº de manobras; redução da I p para 1/3; dimensões reduzidas. aplicação específica a motores de 2 tensões e 6 terminais; redução do conjugado de partida do motor para 1/3; tensão da rede igual à tensão de ligação em ; o motor tem que atingir, pelo menos, 90% da sua velocidade nominal, para se fazer à comutação Y-. Chave Compensadora possibilidade de variar o TAP; utilizando o TAP de 65%, a redução é próxima da que ocorre com a Y-; na comutação para a plena tensão, não acontece um pico de corrente. maior custo; dimensões maiores; limitação no nº de partidas. 8