ACIONAMENTO DE MÁQUINAS

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Betty Matilde Figueiroa Brunelli
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1 Universidade do Estado de Mato Grosso Campus Sinop Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas ACIONAMENTO DE MÁQUINAS ROGÉRIO LÚCIO LIMA Sinop Novembro de 2016

2 Essa chave alimenta as bobinas do motor com tensão reduzida, a redução da tensão é feita por meio da ligação de um autotransformador em série com as bobinas. Após a partida, as bobinas do motor recebem tensão nominal. Na maior parte dos casos a chave de partida compensadora é composta dos seguintes equipamentos: o Um autrotransformador ligado em Y; o Três contatores; o Um relé de sobrecarga; o Três fusíveis retardados; o Relé de tempo. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 2

3 Essa partida é utilizada geralmente para motores acima de 15 cv. A partida é feita em três etapas: 1) O autotransformador é ligado primeiramente em estrela e em seguida o motor é ligado à rede por intermédio de uma parte dos enrolamentos do autrotransformador. A partida é feita com uma tensão reduzida em função da relação de transformação. O autotransformador possui derivações que possibilitam escolher a relação de transformação e a tensão reduzida mais apropriada; 2) Na segunda etapa, antes de passar à tensão plena, a ligação em estrela é aberta. Essa operação é realizada quando se atinge a velocidade de equilíbrio no final do primeiro período; Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 3

4 3) A ligação à plena tensão é feita após a segunda etapa, em que o autotransformador é desligado do circuito. A corrente e o conjugado de partida variam nas mesmas proporções, na qual obtém-se a seguintes faixa de valores: I p = 1,7 a 4 I n Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 4

5 Assim, temos a redução das tensões aplicadas no motor de acordo com a derivação do transformador (TAP) no qual está ligado: o TAP 65% reduz para 42% o valor de partida direta; o TAP 80% reduz para 64% o valor de partida direta. A chave de partida compensadora pode ser usada para partir motores sob carga, os quais podem ser de tensão única e possuírem apenas três cabos. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 5

6 Esquema de ligação da chave compensadora Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 6

7 Equacionamento de partida da chave compensadora Conjugado de partida da chave compensador V entrada N entrada = V saída N saida = a I entrada x N entrada = I saída x N saida Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 7

8 Conjugado de partida da chave compensador Então, temos: I entrada = I saída x a Sabemos que o torque é dado pela equação: Sendo: T torque do motor; K constante do motor; V tensão do motor. T = K. V n 2 Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 8

9 Conjugado de partida da chave compensador Assim, temos um torque de partida nominal dado por: Como: V saída V entrada = a T p(n) = Kp n. V n 2 O conjugado com a adição da chave compensadora será: Assim: 2 T p(c) = Kp (c). V saída T p(c) = Kp (c). a 2 2. V entrada Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 9

10 Conjugado de partida da chave compensador Como a tensão de entrada do autotransformador é a própria tensão da fonte de alimentação, temos: e T p(c) = Kp (c). a 2. V n 2 T p(c) = a 2 (Kp n. V n 2 ) Associando com a equação do conjugado da partida normal, temos: T p(c) = a 2 T p(n) Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 10

11 Conjugado de partida da chave compensador A equação mostra que 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. Assim, se for aplicada uma relação de transformação de a = 0,5, o conjugado fica reduzido a 25% do conjugado nominal. A seguir, temos um quadro que mostra a relação entre os conjugados para os TAP s mais comumente encontrados no mercado: TAP de transformação (a) a 2 Percentual de conjugado nominal (%) 0,5 0, ,65 0, ,25 0,8 0,64 64 Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 11

12 Determinação das correntes da chave compensadora Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 12

13 Determinação das correntes da chave compensadora No contator K1 temos a corrente nominal aplicada: IK1 = In Como a impedância do motor é constante, sendo aplicadas tensão e corrente nominal, temos: Z = V n I n Quando aplicarmos a tensão reduzida, teremos: Z = (K. V n) I S Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 13

14 Determinação das correntes da chave compensadora Como a impedância (Z) é constante: V n I n = K. V n I S Como a potência no primário do autotransformador é a mesma do secundário. Assim, temos as seguintes equações no primário: P S = V S. I S V PR = V n P PR = V PR. I PR Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 14

15 Determinação das correntes da chave compensadora As equações do secundário são as seguintes: P S = V S. I S V S = K. V n I S = K. I n Fazendo a igualdade das potências do primário e do secundário: P S = P P = V PR. I PR V S. I S = K. V n. K. I n = V n. IK 2 Dai, teremos: IK 2 = K 2 I n Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 15

16 Determinação das correntes da chave compensadora Para determinar a corrente para o contator K3, temos: Logo: I S = IK 2 + IK 3 IK 3 = I S I PR I PR = IK 2 = K 2. I n I s = K. I n IK 3 = K. I n K 2. I n IK 3 = I n. (K k 2 ) Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 16

17 Determinação das correntes da chave compensadora IK 1 = I n IK 2 = K 2. I n IK 3 = K K 2. I n FT 1 = I n TAPs do autotransformador (%V n ) Fator de Redução (K) IK 2 IK ,85 0,72xI n 0,13xI n 80 0,80 0,64xI n 0,16xI n 65 0,65 0,42xI n 0,23xI n 50 0,50 0,25xI n 0,25xI n Assim, a equação a seguir dá a corrente de partida em função do fator de redução K: I P = I P x I I n. K 2 n Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 17

18 Exemplo de Dimensionamento de uma Chave Compensadora Dimensionar uma chave de partida compensadora para um motor de 30 cv, oito pólos, 220V/60 Hz, com comando em 220 V, TAP de 80%, Tp = 15s. Dados de placa dos motores: In (220V) = 77,1 A Ip/In = 8. Ip = 617 A. Dimensionamento do contator K1 (alimentado pela corrente que circula no motor). I e I n 77,1 A I e Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 18

19 Exemplo de Dimensionamento de uma Chave Compensadora Dimensionamento do contator K2 (A corrente que circula em K2 depende do TAP em que está ligado, assim, a corrente em K2). I e k 2 x I n I e 49,3 A Dimensionamento do contator K3 I e (k k 2 ) x I n I e 0,16 x I n Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 19

20 Exemplo de Dimensionamento de uma Chave Compensadora Dimensionamento do relé de sobrecorrente. O relé é escolhido pela corrente nominal do motor. I e I n I e 77,1 A Assim, deve ser escolhido um relé que tenha a sua faixa de ajuste dentro da corrente encontrada. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 20

21 Exemplo de Dimensionamento de uma Chave Compensadora Dimensionamento dos fusíveis. A corrente de partida se reduz pelo fator k 2 e, como estamos considerando k = 8, temos k 2 = 0,64. Assim: I p = k 2 x I p = 394,9 A, considerando Tp = 15 s, temos: Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 21

22 Vantagens da partida compensadora o Comutação do TAP de partida para a tensão da rede, o motor não é desligado e o segundo pico é bem reduzido; o Para que o motor possa partir satisfatoriamente, é possível variar o TAP de 65%, 80% ou até 90% da tensão da rede; o O valor da tensão da rede pode ser igual ao valor da tensão da ligação triângulo ou estrela do motor; o O motor somente necessita de três bornes externos. Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 22

23 Desvantagens o Limitação de manobras; o Custo mais elevado em função de um transformador; o Maior espaço ocupado no painel devido ao tamanho do auto-transformador Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas 23

24 Acionamento de Máquinas Simbologia Elétrica Bibliografia COTRIM, A. A. M. B. Instalações Elétricas. São Paulo. CREDER, H. Instalações Elétricas. 14 ed. Rio de Janeiro: LTC, FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos. 4 ed. São Paulo: Editora Érica, KAWAPHARA, M. K. Apostila de Eletrotécnica Industrial. Cuiabá: UFMT, Manual WEG - Prof. Msc. Rogério Lúcio Lima Acionamento de Máquinas

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