18/02/2017. Máquinas CA Característica Corrente - Tempo. Sumário

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1 PARTIDA DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Prof. Me. Fábio da Conceição Cruz 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. Máquinas CA Característica Corrente - Tempo O conjugado do motor varia de maneira proporcional ao quadrado da tensão. Corrente cresce linearmente com a tensão. 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 É possível controlar a corrente de partida por meio do controle da tensão aplicada aos terminais do motor. 1

2 Nestes dispositivos ficam todos os componentes necessários ao comando e proteção de um motor elétrico. Tipos de circuitos elétricos 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. 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 Rotativas RFW WEG - Seu acionamento é rotativo por meio de manopla. Seccionadoras saca-fusíveis FSW WEG Operação sob carga. Fusíveis do tipo NH. Equipadas com câmara de extinção de arco. : Evitar que incidentes como sobretensão, falta de fases, curto-circuitos, entre outros causem avarias nos componentes 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. SÍMBOLO Obs.: Nos exemplos acima os dispositivos possuem as funções de seccionamento e proteção 2

3 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 Fusíveis Fusível NH: - Uso industrial - Corrente normalizada de 4 a 630 A. - Capacidade de ruptura de 120 ka - Tensão máxima de 500 V. PROTEÇÃO: FUSÍVEL DIAZED Principais características Corrente nominal: aquela que percorre o fusível por tempo indefinido sem que este apresente um aquecimento excessivo. Utilizado em residências e indústrias. - Correntes nominais de 2 a 63 A. - Capacidade de ruptura de 50kA e - Tensão máxima de 500 V. 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 3

4 Principais características Classes de objetos protegidos: L-G: cabos e linhas / proteção geral M: equipamentos eletromecânicos R : semicondutores B: instalações em condições pesadas (minas) Fusível NH Classes de serviço: Fusível NH 2.2. Disjuntores - 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 2.2. Disjuntores Curvas dos disjuntores. Bifásico SIMBOLOGIA Trifásico 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. Disjuntor motor 4

5 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 Relés de sobrecarga (térmico) - Dispositivos de proteção contra sobrecorrente. - Baseado no modelo térmico do equipamento protegido (deformação de bimetálico). Disjuntor motor Relé de sobrecorrente tripolar (RW 27D Weg) Tipos de dispositivos 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 Esboço de contator. fecha o circuito. Fonte: Claiton Franchi Contatos principais: fechados conduzem a corrente do circuito principal. Contatos auxiliares: necessários à lógica do circuito. 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. 5

6 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 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 Partida direta 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 Partida estrela-triângulo Circuito de comando 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. PARTIDA OPERAÇÃO CONTÍNUA 6

7 3.3 Partida estrela triângulo Conjugado 3.2. Partida estrela-triângulo Circuito de comando : conjugado fechamento estrela : conjugado nominal DIAGRAMA TRIFILAR DIAGRAMA UNIFILAR 3.2. Partida estrela-triângulo Redução da corrente de partida para aproximadamente 33 % do valor nominal Partida estrela-triângulo Condições: Os motores devem ser trifásicos, com duas tensões de ligação (estrela e triângulo) e ter no mínimo 6 terminais; Conjugado resistente deve ser de até um terço do conjugado de partida (na prática, em vazio) 3.3 Partida compensadora (por autotransformador) Chave compensadora 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. 7

8 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. 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. Nprim Nsec 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. 8

9 3.3 Partida compensadora Diagrama elétrico 3.3 Partida compensadora Conjugado x velocidade Animação : conjugado compensado : conjugado nominal Não desliga na passagem. 3.3 Partida compensadora É fundamental conhecer o conjugado resistente imposto pela carga no processo de partida para escolher o TAP que será utilizado 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 Soft-starter- Controle das rampas de aceleração. Chaves de partida estática são ajustada em uma tensão inicial adequada. Ajustado também o tempo de partida Partida com soft-starter 9

10 3.4. Partida com soft-starter Retificador controlado de silício (SCR) Partida com soft-starter - Operação Estrutura Simbologia É feito o controle do valor eficaz de tensão aplicado ao motor através do controle do ângulo de disparos dos tiristores SCR 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 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) Soft-starter 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. 10

11 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. Aplicações Bombas centrífugas Ventiladores, exaustores Compressores Fornos rotativos Ajuste da soft starter pela corrente máxima inicial. Controle do fator de potência pela variação da tensão fornecida ao motor. Aplicações Transportadores de carga Escadas rolantes Dispositivo capaz de gerar uma tensão e frequência trifásicas ajustáveis. Possível controlar a velocidade de motor trífásico Vídeo CFW 11 11

12 Seção Inversora 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. Saída de tensão pulsada 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 Franchi, C.M..ACIONAMENTOS ELETRICOS, Ed. Erica, 4a. Ed., SP, 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. Instituto Federal do Rio Grande do Norte. 12