SIKOSTART Partida e Parada Suave de Motores Trifásicos Assíncronos
Partida Direta I A / I N Característica: Corrente x Rotação M / M N Característica: Torque x Rotação 6 I I = f f (u) (u) 2 M = f f (u (u 2 2 )) 1 1 n n
Desenvolvimento da partida Corrente / conjugado Partida direta (plena tensão) I M M máx Corrente t Conjugado t
Partida Estrela - Triângulo Característica: Corrente x Rotação Característica: Torque x Rotação I A / I N M / M N 6 Iy Iy = ID ID 3 My My = MD MD 3 2 1 1 n n
Desenvolvimento da partida Corrente / conjugado Partida estrela-triângulo (tensão reduzida) I M M máx Corrente t Conjugado t
Métodos convencionais de partida Desvantagens Picos de corrente e picos de conjugado inevitáveis, seja: -Na partida direta -No instante de comutação de tensão das chaves de partida, por exemplo, de estrela para triângulo Quedas de tensão na rede de alimentação Trancos de conjugado no motor, acoplamentos e na carga acionada Inflexibilidade na adaptação dos parâmetros do motor às condições reais de partida Prováveis alterações em projetos na ocasião de start-up
Princípio de funcionamento Variação de tensão no motor Automation and Drives Aceleração Desaceleração Otimização p/ Carga Parcial (economia de energia)
Partida com Sikostart Característica: Corrente x Rotação I A Característica: Torque x Rotação M 100% U I I ~ U 100% U M ~ U2 U 2 90% U 70% U M f 50% U 50% U 20% U Torque resultante da variação contínua da tensão de partida n n
Desenvolvimento da partida Corrente / conjugado Partida suave - Softstarter (rampa de tensão) I M M máx t t Corrente Conjugado
Vantagens Alívio ao motor e à máquina acionada -Aceleração suave -Corrente de partida reduzida -Ausência de picos de corrente -Ausência de choques de conjugado (solavancos) Desgastes reduzidos -Intervalos de manutenção mais longos -Maior vida útil do acionamento Baixas solicitações na rede
Vantagens adicionais Quatro opções de paradas -Parada livre ou por inércia -Parada suave (soft stop) -Parada de bombas (pump stop) -Frenagem CC Colocação em funcionamento -Alta flexibilidade na adaptação dos parâmetros do motor às condições reais de partida da máquina -Opção de economia de energia quando o motor trabalha com carga parcial ou em vazio
Áreas de aplicação para partida suave Bobinadeiras Bombas Ventiladores Esteiras transportadoras e Elevadores Moinhos e Tornos Compressores Escada rolante e Guinchos Calandras Acionamentos Acionamentos com com transmissão transmissão por por engrenagens engrenagens ou ou correias correias Trefiladeiras Exaustores Máquinas têxteis Misturadores e Centrífugas ETC......
Tipos de Cargas Quadrática Durante a partida o conjugado resistente varia quadraticamente com o aumento da velocidade M M motor M carga carga ~ n 2 : Bombas M carg a n Compressores Ventiladores Exaustores
Tipos de Cargas Constante O conjugado resistente é constante durante a partida M M carga carga = constante M motor : M carg a n Guindastes Elevadores Esteiras transportadoras Escadas rolantes
Tipos de Cargas Inversa O conjugado resistente diminui à medida que aumenta a velocidade durante a partida M M carga carga ~ 1 // n M motor : Bobinadeiras M carg a n Moinhos Tornos
Tipos de Cargas Linear O conjugado resistente aumenta linearmente com a rotação durante a partida M M carga carga ~ n M motor : M carg a Calandras n Máquinas têxteis
Possibilidades de partida Rampa de tensão Automation and Drives U U N U R n (rpm) t t R
Possibilidades de partida Limitação de corrente Automation and Drives I I A I B I N t t B
Possibilidades de partida Rampa de tensão com impulso de partida U U N U I U S 20% t t I t R
Possibilidades de parada Parada normal ou por inércia Automation and Drives U N U t
Possibilidades de parada Parada suave (soft stop) Automation and Drives U U N U I U R t t R
Possibilidades de parada Parada de bomba (pump stop) Automation and Drives U U N U R t t R
Possibilidades de parada Frenagem com injeção de corrente contínua U / I U I mín. tempo de parada máx. tempo de parada 3s t 18s
Possibilidades de parada n Parada suave Parada de bomba Parada livre Frenagem DC Comando pare t
Rampa Comportamento Automation and Drives U L1-L2 α α α α ϕ M 3 ~ U L1-L2 L1 L2 G1 L3
Áreas de aplicação para paradas suaves Automation and Drives Soft Stop - Esteiras transportadoras, elevadores, escada rolante Pump Stop - Bombas - evita o golpe de aríete Frenagem DC - Equipamentos com tempo de parada e/ou inércia elevados
Partida suave com rampa de tensão, limitação de corrente e impulso de tensão totalmente reguláveis Programação através do frontal (potenciômetros e chaves), ou através da interface (RS 232), em comunicação com um micro 5 Led s para informação de condições de operação e falhas Relés de Saída : -1 NA + 1NF para aviso de falhas -1 NA para partida seqüencial de motores, by-pass do aparelho, ou sinalização à distância de motor em regime (motor running) -1 NA para frenagem DC
Detecção, indicação e desarme devido a: -falta de fase -falta de tensão -falta de carga -sobrecarga -partida bloqueada Possibilidade de partida de emergência (quando um ou um par de tiristores da mesma fase estiverem em curto)
COM SIKOSTART A Parametrização pelo micro via interface RS232 permite: -partir com o mesmo SIKOSTART motores de duas rotações (2 parâmetros) -partir com o mesmo SIKOSTART três motores de características diferentes com cargas distintas (3 jogos de parâmetros) -armazenar esses parâmetros em arquivo de software próprio. -maior flexibilidade no ajuste dos parâmetros
Economia de energia com carga parcial economia de energia (%) 60 50 motor até 4kW motor até 70kW 40 motor até 150kW 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 carga parcial (%) A intensidade da da economia de de energia diminui com a potência do do motor e aumenta com o número de de pólos e com os os períodos de de funcionamento em em carga parcial
SIKOSTART Tensão de comando 24Vcc, liga, desliga e reset Contatos de falha (1NA+1NF) Contato de partida concluída (1NA) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 Alimentação da potência LED s de sinalização Operação - (contínuo) Falha - (intermitente) Interface para PC (RS 232) Microchaves para programação de funções Potenciômetros para ajuste de parâmetros Contato para frenagem em CC (1NA) 2 1
Tabela de escolha - 40ºC Tipo Temperatura máxima ambiente 40ºC Dimensões Peso Motores trifásicos Categoria de utilização AC-3 Corrente Potência nominal Ie 220 / 230 V 380 / 400 V 440 / 500 V (mm) (A) (cv / kw) (cv / kw) (cv / kw) A L P (kg) 3RW22 21-1AB15 7 2 / 1,5 4 / 3 5 / 3,7 220 120 145 1,5 3RW22 23-1AB15 10,5 3 / 2,2 5 / 3,7 7,5 / 5,5 240 125 178 2,9 3RW22 25-1AB15 22 7,5 / 5,5 15 / 11 15 / 11 240 125 178 2,9 3RW22 26-1AB15 28 10 / 7,5 20 / 15 20 / 15 240 165 180 3,4 3RW22 27-1AB15 35 12,5 / 9 25 / 18,5 25 / 18,5 280 205 180 4,8 3RW22 28-1AB15 45 15 / 11 30 / 22 30 / 22 280 205 180 4,8 3RW22 30-1AB15 50 20 / 15 34 / 25 40 / 30 290 223 225 8,1 3RW22 31-1AB15 70 25 / 18,5 50 / 37 60 / 45 290 223 225 8,1 3RW22 34-0DB15 100 40 / 30 75 / 55 75 / 55 385 270 265 14 3RW22 35-0DB15 135 50 / 37 100 / 75 100 / 75 385 270 265 14 3RW22 36-0DB15 160 60 / 45 116 / 85 125 / 90 385 270 265 16 3RW22 38-0DB15 235 100 / 75 175 / 132 200 / 150 385 270 265 19 3RW22 40-0DB15 300 125 / 90 200 / 150 250 / 185 385 270 265 19 3RW22 42-0DB15 450 175 / 132 350 / 250 350 / 250 605 465 255 44 3RW22 43-0DB15 560 200 / 150 400 / 300 450 / 315 605 465 255 44 3RW22 45-0DB15 700 300 / 220 500 / 375 550 / 400 605 465 255 44 3RW22 47-0DB15 865 350 / 250 600 / 450 700 / 500 680 560 340 75 3RW22 50-0DB15 1200 550 / 400 960 / 710 1000 / 750 825 600 330 104 L P A
Tabela de escolha - 55ºC Tipo Temperatura máxima ambiente 55ºC Dimensões Peso Motores trifásicos Categoria de utilização AC-3 A Corrente Potência nominal Ie 220 / 230 V 380 / 400 V 440 / 500 V (mm) (A) (cv / kw) (cv / kw) (cv / kw) A L P (kg) 3RW22 21-1AB15 5,5 1,5 / 1,1 3 / 2,2 4 / 3 220 120 145 1,5 3RW22 23-1AB15 9 3 / 2,2 5 / 3,7 6 / 4,5 240 125 178 2,9 3RW22 25-1AB15 16 5 / 3,7 10 / 7,5 10 / 7,5 240 125 178 2,9 3RW22 26-1AB15 22 7,5 / 5,5 15 / 11 15 / 11 240 165 180 3,4 3RW22 27-1AB15 32 10 / 7,5 20 / 15 20 / 15 280 205 180 4,8 3RW22 28-1AB15 37 15 / 11 25 / 18,5 25 / 18,5 280 205 180 4,8 3RW22 30-1AB15 45 16,4 / 12 30 / 22 30 / 22 290 223 225 8,1 3RW22 31-1AB15 63 25 / 18,5 40 / 30 50 / 37 290 223 225 8,1 3RW22 34-0DB15 85 30 / 22 60 / 45 60 / 45 385 270 265 14 3RW22 35-0DB15 110 40 / 30 75 / 55 75 / 55 385 270 265 14 3RW22 36-0DB15 140 50 / 37 100 / 75 100 / 75 385 270 265 16 3RW22 38-0DB15 205 75 / 55 150 / 110 150 / 110 385 270 265 19 3RW22 40-0DB15 250 100 / 75 175 / 132 175 / 132 385 270 265 19 3RW22 42-0DB15 355 150 / 110 250 / 185 300 / 220 605 465 255 44 3RW22 43-0DB15 450 175 / 132 350 / 250 350 / 250 605 465 255 44 3RW22 45-0DB15 560 200 / 150 400 / 300 450 / 315 605 465 255 44 3RW22 47-0DB15 700 300 / 220 500 / 375 550 / 400 680 560 340 75 3RW22 50-0DB15 1000 430 / 320 760 / 560 880 / 650 825 600 330 104 L P
Partida e parada suave (soft-starter) F1, 2, 3 Fusíveis -proteção do sistema K1 F7 Contator -chave de entrada e retaguarda de manobra Relé de sobrecarga - proteção e retaguarda para o motor F4, 5, 6 Fusíveis ultra-rápidos - proteção e retaguarda da eletrônica de potência G1 F21/F22/F23 S1 SIKOSTART - Chave estática de partida suave Fusíveis -proteção dos circuitos de comando Botão cogumelo com retenção - desligamento de emergência do comando e potência S2/S3 Z1 H1 Botão de impulso - liga-desliga do comando e potência Supressor de sobretensão - RC ou varistor Sinalização -motor em regime normal de operação
Partida e parada suave (soft-starter) F1, 2, 3 Fusíveis -proteção do sistema K1 F7 Contator -chave de entrada e retaguarda de manobra Relé de sobrecarga - proteção e retaguarda para o motor F4, 5, 6 Fusíveis ultra-rápidos - proteção e retaguarda da eletrônica de potência G1 F21/F22/F23 S1 S4/S5 S6 S7 Z1 H1 SIKOSTART - Chave estática de partida e parada suave Fusíveis -proteção dos circuitos de comando Botão cogumelo com retenção - desligamento de emergência do comando e potência Botão de impulso - liga-desliga do comando Botão de impulso - rearme após parada suave/falhas Comutador com retenção - preparação do acionamento Supressor de sobretensão - RC ou varistor Sinalização -motor em regime normal de operação
Partida e parada suave (soft-starter) Q1 Disjuntor - chave de entrada e retaguarda de manobra com proteção (curto-circuito e sobrecarga) F4, 5, 6 Fusíveis ultra-rápidos - proteção e retaguarda da eletrônica de potência G1 F21/F22/F23 S1 S8 SIKOSTART - Chave estática de partida suave Fusíveis -proteção dos circuitos de comando Botão cogumelo com retenção - desligamento de emergência do comando e potência Comutador com retenção - liga-desliga do comando Q1 - F4 H1 Relé de subtensão do disjuntor - para desligamento de emergência do comando e potência Sinalização -motor em regime normal de operação
Partida e parada suave (soft-starter) Q1 Disjuntor - chave de entrada e retaguarda de manobra com proteção (curto-circuito e sobrecarga) F4, 5, 6 Fusíveis -proteção e retaguarda da eletrônica de potência G1 F21/F22/F23 SIKOSTART - Chave estática de partida e parada suave Fusíveis -proteção dos circuitos de comando S1 Botão cogumelo com retenção - desliga - mento de emergência do comando e potência S4/S5 S6 S7 Q1 - F4 H1 Botão de impulso - liga-desliga do comando Botão de impulso - rearme após parada suave/falhas Comutador com retenção - preparação do acionamento Relé de subtensão do disjuntor - para desligamento de emergência do comando e potência Sinalização -motor em regime normal de operação
Partida e parada suave (soft-starter) A tabela de escolha destina-se a especificação da chave estática (soft-starter) para motores acoplados à bombas e compressores centrífugos que trabalham em rede com válvula/registro ajustada a meia vazão na partida ou ventiladores e exaustores em que o momento de inércia referido ao eixo do motor seja menor que 10 vezes o momento de inércia do motor, freqüência de manobras de até 10 manobras por hora, fator de marcha 30%, parametrizada e programada. Parametrização (Potenciômetros) Bombas e compressores Tempo de rampa (Ramp time): até 10 s Tensão inicial (Start voltage): 35 a 50% Limitação de corrente (Limit current): 4,5 x In Tempo de parada (Stop time): até 10 s 1) Ventiladores e exaustores Tempo de rampa (Ramp time): até 10 s Tensão inicial (Start voltage): 35 a 50% Limitação de corrente (Limit current): 4,5 x In Tempo de parada (Stop time): qualquer posição Programação (Chaves) 1 -Desligada -àesquerda 1) 2 -Desligada -àesquerda 1) 3 -Desligada -àesquerda 4 -Desligada -àesquerda 5 -Desligada -àesquerda 6-40ºC -àesquerda 7 -Ativo -àesquerda 8 -Desligada -àesquerda 1) Parada de bombas (se necessário chaves 1 e 2 ligadas à direita)
Partida e parada suave (soft-starter) Tabela de escolha Motores trifásicos Chave de partida suave (soft-starter) Temperatura máxima ambiente 40 o C composta de: Potências máximas admissíveis em serviço normal AC-2/AC-3, 60 Hz em 220 V 380 V 440 V Chave estática SIKOSTART Contator 3) ou Disjuntor 4) Corrente de rede G1 nominal K1 3) (A) Q1 4) Relé de sobrecarga F7 Faixa de ajuste (A) Fusíveis Ultra-rápidos SITOR F4, 5, 6 (A) - (tipo) Retardado NH F1, 2, 3 (A) - (tipo) (cv) 3 5 7,5 3RW22 23 1AB15 10,5 3TF41 10-0A 3UA50 00-1J 6,3-10 32-3NE4 201 16-3NE3 805 (kw) 2,2 3,7 5,5 3RV10 21-1JA10 7-10 - (cv) 125 200 200 3RW22 40-0DB15 300 3TF55 22-0A 3UA45 00-8YH 200-320 710-3NE4 337 400-3NE3 260 (kw) 90 150 150 3VF51 11-6EL71-0AA0 160-315 - (cv) (kw) 350 250 600 450 700 500 3RW22 47-0DB15 865 3TF69 44-0C 3RB12 62-0L 20 6) 200-820 3WN62 61-0FB05-0AA3 400-1000 (3X) 1250-3NE3 482 710-3NE4 337 5) - 3) Complementação do tipo ( ) consultar catálogo dos contatores para a tensão e freqüência de comando desejadas 4) Definição da especificação em base a corrente de curto-circuito, consultar catálogo do disjuntor. Para atender aos esquemas de ligação, especificar como acessórios o relé de sub-tensão e contatos auxiliares 5) Número de fusíveis em paralelo por fase. 6) Tensão de comando: 110 V 50-60 Hz G e 220 V 50-60 Hz M
Comunicação em rede AS - I Rede de comunicação para sensores e atuadores binários Profibus - DP Rede de comunicação utilizada para transmissão de valores analógicos.
Comunicação com a rede Profibus-DP Automation and Drives Utilização do Simocode-DP como interface permitindo: -Enviar ao SIKOSTART comandos como partida, parada e reset -Receber do SIKOSTART diversos dados de serviço e os colocar a disposição do usuário através do bus.
Comunicação com a rede AS-I Utilização de um módulo de aplicação como interface possibilitando: - Enviar ao SIKOSTART comandos de partida, parada e reset -Receber do SIKOSTART informações de estados de serviço como motor em regime e falhas.
de partida Bombas Escadas rolantes Moinhos Ventiladores
Sinalização LED LED contínuo (operação) LED intermitente (falha) LED 1 Pronto para Falha de -Falha de tensão (1 ou 2 fases fora) operação alimentação -Condições de trabalho inadequadas -Tensão de alimentação muito baixa -Falta carga LED 2 Partida ou Falha de -1 ou 2 tiristores em curto de uma mesma parada tiristor fase LED 3 Partida finalizada Sobrecarga -Sobretemperatura nos dissipadores ou motor em -Corrente de partida ou de operação operação muito elevada -Tempo de partida muito longo -Curto-circuito no lado da carga LED 4 Economia de Falha geral -Contator By-pass aberto por falha energia após ter sido fechado -Falha da EEPROM -Falha de trafo de impulso saturado -Falha de impulso -Calibração errada de eletrônica de potência LED 5 Frenagem em Parada bloqueada -Dissipadores muito quentes para corrente nova partida (um motor em funcionamento pode continuar em operação)
Funcionamento em regime Ajuste através das chaves DIL Modo normal Economia de energia Operação com contator By-pass
Economia de Energia Redução da da carga carga do do motor motor Queda Queda da da corrente do do motor motor não não é proporcional Redução do do fator fator de de potência Atuação do do regulador de de cos cos ϕ Redução na na tensão tensão do do estator estator Redução na na corrente do do motor motor Redução na na potência requerida ECONOMIA DE ENERGIA
Desenho dimensional e de montagem Nota 1 -Grau de proteção: IP20 Nota 2 -O aparelho deve ser montado na vertical. Vide abaixo as distâncias mínimas requeridas para permitir livre circulação de ar d mín d mín 3RW2221 a 3RW2245: d mín 200mm mín 3RW2247 a 3RW2250: d mín 400mm mín
Dimensionamento de SOFT STARTERS -Software WIN-SIKOSTART Automation and Drives Programa de seleção e simulação para soft-starters (3RW30, 3RW22 e 3RW34). Colocando dados da instalação, motor e carga podemos simular diversas partidas e paradas.