Eletricidade Industrial

Transcrição

1 Eletricidade Industrial Aula 06 Partida com Chave Compensadora Gabriel Granzotto Madruga

2 Partida Compensadora Essa chave tem por finalidade, assim como a estrela triângulo, reduzir a corrente do motor no momento da partida; Para isso utiliza-se de um autotransformador conectado em série com as bobinas do motor durante a partida; O autotransformador promove a redução da tensão de alimentação do motor; Após transcorrido o tempo de partida, o autotransformador é desconectado do circuito, impondo ao motor a tensão de alimentação da rede. Na maioria das vezes, a chave compensadora é composta pelos seguintes equipamentos: Um autotransformador ligado em Y; - Três contatores; Um relé de Sobrecarga; - Um relé de tempo; Três fusíveis retardados. 2

3 Partida Compensadora Um diagrama de força da partida compensadora é descrito abaixo: 3

4 Autotransformador de Partida O autotransformador de partida possui um núcleo magnético plano, formado por três colunas de chapa de aço-silício fechadas no topo; Os terminais inferiores desses enrolamentos são conectados em Y, formando um centro que é suspenso; Ao longo do enrolamento do autotransformador são feitos TAP s operacionais nas alturas das tensões de 50%, 65% e 80%; 4

5 Autotransformador de Partida O funcionamento de um autotransformador está representado abaixo, juntamente com o seu aspecto construtivo e o seu circuito elétrico: 5

6 Autotransformador de Partida A corrente I 1, através da parte superior ou em série do enrolamento de N 1 espiras, produz o fluxo magnético Φ 1 ; Pela Lei de Lenz, a corrente natural da parte inferior do enrolamento (de N 2 espiras) produz um fluxo oposto Φ 2 ; Portanto, a corrente I 2 sai do enrolamento pelo TAP, identificado como ponto b; O autotransformador constitui um enrolamento eletricamente contínuo, com um ou mais pontos de força (TAP), em um núcleo magnético. 6

7 Partida Compensadora Corrente e Torque na Partida Compensadora: A tensão do motor é reduzida, fazendo com que a corrente que circula no enrolamento do motor no momento da partida também seja reduzida; Obviamente, a corrente e o torque de partida ficarão dependentes do TAP escolhido para o acionamento da máquina; De acordo com a equação do torque descrita abaixo, a redução da tensão para o acionamento da carga acarreta na redução do torque de partida, assim como na partida estrela-triângulo; 7

8 Partida Compensadora Conjugado de Partida da Chave Compensadora: Considerando um autotransformador ideal (sem perdas): Pelo fato de utilizarmos o autotransformador na partida, devemos levar em conta as relações de transformação: Fator a Relação das espiras (fator de redução da tensão de entrada) 8

9 Partida Compensadora Conjugado de Partida da Chave Compensadora: Como sabemos, o torque é dado pela equação: Assim, temos um torque de partida nominal dado por: O conjugado com a adição da chave compensadora será: 9

10 Partida Compensadora Conjugado de Partida da Chave Compensadora: Como, substituindo na equação do torque temos: Como a tensão de entrada do autotransformador é a própria tensão da fonte de alimentação, então: Ou seja, o conjugado compensado é o produto do conjugado nominal (obtido com a aplicação da tensão nominal do motor) pela relação do número de espiras ao quadrado. 10

11 Partida Compensadora Conjugado de Partida da Chave Compensadora: Então, deve-se ter cuidado durante a aplicação desta chave de partida. Se o motor não partir com o TAP escolhido, deve-se aumentar o TAP para que o torque de partida seja mais elevado. 11

12 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para : 12

13 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para : Primeiro é necessário encontrar Is. Para isso, utilizamos a impedância do motor: Quando aplicamos a tensão reduzida, obtemos: Como a impedância do motor é constante, então: 13

14 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para : Substituindo Z e Z pelas tensões e correntes nominais: Onde k = a é o fator de transformação ajustado para o TAP do transformador. Isolando a corrente Is nesta equação, temos: 14

15 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para : Considerando um transformador sem perdas: A corrente no contator então, será: 15

16 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para : Para o contator : 16

17 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para FT1: Para o relé térmico FT1: 17

18 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Mas e a corrente de partida??? A corrente de partida será a corrente que circula pelo contator no momento da partida: 18

19 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: Para o fusível, voltamos a utilizar a mesma regra que a partida direta: Tp Ip I k 2 x Ip I F I F I F 1,2 x In I Fmáx I FmáxFT1 19

20 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: 20

21 Partida Compensadora Correntes de Partida na Chave Compensadora: 21

22 Partida Compensada L1 L2 L3 F1,2,3 FT1 100% 100% 100% 80% 80% 80% 65% 65% 65% 0% 0% 0% M ~ 3 22

23 Partida Compensada L L1, L2, L3 FT1 F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 23

24 Partida Compensada L L1, L2, L3 FT1 F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 24

25 Partida Compensada L L1, L2, L3 FT1 F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 25

26 Partida Compensada L L1, L2, L3 FT1 F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 26

27 Partida Compensada L L1, L2, L3 FT1 F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 27

28 Partida Compensada L L1, L2, L3 FT1 F1,2,3 S0 S2 KT1 FT1 M ~ 3 N H1 KT1 H2 28

29 Partida Compensada Dimensionar uma chave de partida compensadora para um motor de 30cv, VIII pólos, 220V/60Hz, com comando em 220V, tap de 80%, Tp = 15s. L 1,2,3 F1,2,3 FT1 Dados do Catálogo de Motores WEG: In (220V) = 77,1A Ip In 8,0 Ip = 617A M ~ 3 29

30 Partida Compensada Dimensionando o Contator : Ie In Ie 77,1 A Portando, o contator a ser escolhido, de acordo com o catálogo será: CWM BCXMF 01 Dimensionando o Contator : Para dimensionar o contator, tem-se que levar em consideração o tap utilizado o qual reduzirá a tensão e a corrente do secundário do autotransformador por um fator k (no caso de 80%, k = 0,8 ). Para, teremos: Ie k 2 x In Ie 49,3 A Portando, o contator a ser escolhido, de acordo com o catálogo será: CWM BCXMF 10 30

31 Partida Compensada Dimensionando o Contator : No caso de, leva-se em consideração o fator ( k - k 2 ) x In, que para o tap de 80% será 0,16 x In: Ie ( k - k 2 ) x In Ie 12,3 A Portando, o contator a ser escolhido, de acordo com o catálogo será: CWM

32 Partida Compensada Dimensionando o Relé de Sobrecarga FT1: O relé a ser escolhido deve ser escolhido pela corrente nominal do motor, ou seja: Ie In Ie 77,1 A Logo, o relé a ser escolhido será: RW 67.2D ( ) Dimensionando o Relé de Tempo RTW E 32

33 Partida Compensada Dimensionando os Fusíveis: Na partida compensadora, a corrente de partida reduz pelo fator k 2 = 0,64, ou seja: Tp 15s 100A 125A I k 2 x Ip I 394,9 A Levando em consideração esta corrente e o tempo de partida, procura-se no gráfico: Portanto, o fusível encontrado é I F = 125A 394,9A Ip Verificando as condições necessárias, tem-se:... I F I F I F 1,2 x In I Fmáx I FmáxFT1 33

34 Partida Compensada Considerações da Partida Compensadora: A partida compensadora permite a escolha de diversos níveis de tensão de partida, ao contrário da Y-Δ (apenas tensão de fase); Permite também maiores torques de partida em relação à Y-Δ (um terço); O conjugado de partida da carga deve ser inferior à pelo menos metade do conjugado de partida do motor; É indicada para motores de potência elevada (geralmente acima de 15 cv), como por exemplo, britadoras e máquinas acionadas por correia; 34

35 Partida Compensada Vantagens da Partida Compensadora: Possibilidade de variar o TAP (50, 65, 80, 85, 90%); Utilizando o TAP de 65%, a redução é próxima da tensão da Y-Δ; Na comutação para a plena tensão, não acontece um pico de corrente; O valor da tensão da rede pode ser igual ao valor de tensão da ligação triângulo ou estrela do motor; O autotransformador pode funcionar como um indutor durante a transição para tensão plena; O motor necessita de apenas três bornes. 35

36 Partida Compensada Desvantagens da Partida Compensadora: Maior custo em relação à partida estrela-triângulo; Maior espaço ocupado no painel devido à utilização de um autotransformador; 36

37 Exercício - Partida compensada Crie um circuito de comando que faça o controle do circuito de partida compensada abaixo. Primeiro acionar e e depois apenas No CADe_SIMU, simule o circuito 37

38 Circuito a ser simulado Partida Compensada 38

39 Partida Compensada Com reversão automática 39

40 Montagem Prática L FT1 S0 S1 S2 H1 H2 N 40