Note os contatos auxiliares NF que fazem com que jamais as contactoras C1 e C2 possam ser energizadas simultaneamente.

Transcrição

1 Note os contatos auxiliares NF que fazem com que jamais as contactoras C1 e C2 possam ser energizadas simultaneamente Chave de Partida Série-Paralelo As chaves de partida série-paralelo são utilizadas para redução corrente de partida de motores elétrico, quando o motor admite ligações em quatro níveis de tensão. Elas têm a finalidade de reduzir a corrente de partida, para motores de alta potência, que requerem naturalmente uma alta corrente durante a partida. Para partida com chave sérieparalelo é necessário que o motor seja energizado em duas tensões, onde a menor delas deverá ser igual à tensão da rede (tensão de serviço) e a outra igual ao dobro daquela. Na partida série-paralelo, o pico de corrente é reduzido a 1/4 daquele com partida direta. Deve-se ter em mente que com este tipo de ligação, o conjugado de partida do motor também fica reduzido a 1/4 e, portanto, a máquina deve partir praticamente em vazio. Na figura abaixo temos os esquemas de ligação das bobinas para a chave de partida série-paralelo. Observe que na figura(a) as bobinas são ligadas em série, e que na figura(b) são ligadas duas bobinas em paralelo por fase. - Cada fase é dividida em 2 partes; - Segunda tensão é o dobro da primeira; - Tensões: 220/440 V e 230/460 V - Cabos: 9 ( nove ) 15

2 4.5. Chave de Partida com Soft-Starter O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave de partida a estado sólido a qual consiste de um conjunto de pares de tiristores (SCR, ou combinações de tiristores/diodos), um em cada borne de potência do motor. O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletronicamente para uma tensão variável aos terminais do motor durante a aceleração. Este comportamento é, muitas vezes, chamado de partida suave (soft-starter). No final do período de partida, ajustável conforme a aplicação, a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa ascendente, ao invés de ser submetido a incrementos ou saltos repentinos, como ocorre com os métodos de partida por auto-transformador, ligação estrela-triângulo, etc. Com isso, consegue-se manter a corrente de partida próxima da nominal e com suave variação, como desejado. Além da vantagem do controle da tensão (e por conseqüência da corrente) durante a partida, a chave eletrônica apresenta, também, a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arco elétrico, como nas chaves mecânicas. Este é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas, pois sua vida útil é bem mais longa (até centenas de milhões de manobras). 16

3 Na figura abaixo temos o diagrama em blocos de uma chave de partida soft-starter Controle de Velocidade do Motor A velocidade síncrona de um motor é definida pela rotação do campo girante, a qual depende no número de pólos e da freqüência da rede e utilizando a seguinte fórmula: ns = 120 x f 2p ns = velocidade síncrona em rpm (rotações por minuto) f = freqüência da rede em hertz 2p = número de pólos Exemplo: Um motor de 6 pólos, ligado a uma rede de 60 hz apresenta uma velocidade síncrona de: ns = 120 x 60 = rpm 6 Para variarmos a velocidade de um motor, sem ter que abri-lo para alterar o número de pólos, temos que variar a freqüência da rede de alimentação. Para isso, utilizamos um dispositivo denominado Inversão de Freqüência. Para entender o funcionamento de um inversor de freqüência, é necessário, antes de qualquer coisa, saber a função de cada bloco que o constitui. Ele é ligado na rede, podendo ser monofásica ou trifásica, e em sua saída há uma carga que necessita de uma freqüência diferente da rede. Para tanto, o inversor tem como primeiro estágio, um circuito 17

4 retificador, responsável por transformar a tensão alternada em contínua, após isso a um segundo estágio capaz de realizar o inverso, ou seja, de CC para CA (conversor), e com a freqüência desejada pela carga. Figura 1 : Diagrama de Blocos de um inversor de frequência Figura 2 : Esquema do inversor IGBT Os inversores de freqüência podem ser divididos em três categorias: Inversores PWM ( Pulse-width Modulated Inverters ) : Nesses inversores, a tensão de entrada do conversor (CC CA) é mantida constante por um retificador a diodo, por exemplo, e o inversor controla a magnitude e a frequência da tensão de saída através de um PWM. Inversores de onda quadrada : Nesses inversores a tensão CC de entrada do conversor é controlada de forma a controlar a magnitude da tensão CA de saída. Desta forma o conversor tem que controlar apenas a frequência da tensão de saída. A onda de saída tem a forma similar a uma onda quadrada, daí o seu nome. Inversores monofásicos com cancelamento de voltagem : Em sistemas monofásicos é possível controlar a magnitude e a frequência da tensão CA da saída, mesmo sem PWM. Vale notar que essa técnica de cancelamento de tensão funciona apenas para sistemas monofásicos. 18

5 5. DETERMINAÇÃO DA CORRENTE DE UM MOTOR É de vital importância calcular a corrente absorvida por um motor, para a determinação da bitola do condutor de alimentação e dos dispositivos de comando e proteção (relés, disjuntores, fusíveis, etc) Cálculo da Corrente Nominal (In) do motor Corrente nominal é aquela absorvida durante o seu regime de trabalho, sendo dada por: Motores monofásicos e bifásicos: In = P U x η x cos φ Motores trifásicos equilibrados: In = corrente nominal em ampères(a) U = tensão em volts(v) P = potência em watts(w) η = rendimento, quando não indicado considerar 0,8 cos φ = fato de potência, quando não indicado considerar 0,8 In = P = ampères 3 x U x η x cos φ Exemplo: Calcular a corrente de consume de um motor trifásico, tipo gaiola, de 5 CV ligado a uma rede trifásica de 220 V. In = P = 1 x 5 CV x 736 W = W = 12,64 A 3 x U x η x cos φ 1,73 x 220 x 0,9 x 0,85 291,16 V Obs.: 1 CV = 736 W 1 HP = 746 W 5.2. Cálculo da Corrente no ramal e alimentador Após o cálculo da corrente nominal dos motores, devemos calcular a corrente do alimentador e do ramal do motor. O circuito de motor é o conjunto formado pelos condutores e dispositivos necessários ao comando, controle e proteção do motor, do ramal e da linha alimentadora. QDF fusível ou disjuntor alimentação geral contactora relé de sobrecarga ramal do motor M M Para calcularmos as correntes dos alimentadores, utilizam-se as seguintes fórmulas: Para apenas um motor, neste caso o alimentador geral é o próprio ramal do motor: I 1,25 x In I = corrente do alimentador In = corrente nominal do motor Para vários motores que não partem simultaneamente: 19

6 I 1,25 x In (maior motor) + In (motores restantes) I 1,25 x In (maior motor) +[ Fd x In (motores restantes)] Onde Fd é o fator de demanda. Para dois ou mais motores partindo simultaneamente: I 1,25 x In (motores que partem juntos) + In (motores restantes) I 1,25 x In (motores que partem juntos) + [Fd x In (motores restantes)] Obs.: Para calcular o ramal do motor deve-se levar em consideração o fator de serviço (Fs) que multiplicado pela intensidade nominal da corrente (In), fornece a corrente a considerar no ramal do motor para o dimensionamento dos condutores, isto é, a corrente que pode ser utilizada continuamente. Exemplos: 1 Calcule a corrente no ramal de um motor trifásico de 7,5 CV em 220 V, considerando cos φ = 0,85 e η = 0,9. In = 736 x 7,5 = 18,9 A Corrente no alimentador = I = 1,25 x 18,9 = 23,6 A 2 Calcular a corrente no alimentador, 220 V, que alimenta os seguintes motores: A 15 CV B 10 CV C 5 CV Os motores partem individualmente. In (A) = 736 x 15 = 37,92 A In(B) = 736 x 10 = 25,28 A In (C) = 736 x 5 = 12,65 A I = (1,25 x 37,92) + 25, = 85,33 A 5.3. Cálculo do Ajuste do Relé térmico e Fusíveis Ajuste do Relé Térmico Para calcularmos o ajuste do relé térmico devemos utilizar os seguintes fatores sobre as correntes nominais: 1,15 quando não há elevação de temperatura; 1,25 quando há elevação de temperatura. A finalidade do relé térmico é a proteção contra sobrecargas durante o regime de funcionamento Fusíveis ou disjuntores Serão calculados para suportar a corrente de partida do motor durante um curto intervalo de tempo. Quando, porém, o motor estiver em regime, se houver sobrecarga prolongada ou curto-circuito no ramal, deverão atuar, interrompendo a corrente. 20