Apresentação do PowerPoint

ELETRICIDADE INDUSTRIAL
Introdução aos Acionamentos
Elétricos
Introdução
2
Acionamentos elétricos
3
Acionamento elétricos
importância da proteção...
•Do operador
–Contra acidentes;
•Das instalações
–Contra avarias causadas por pico na ligação e comutação;
•Do motor contra:
–Falta de fase;
–Sobrecarga;
–Curto-circuito;
–Sobretensões e subtensões;
–Ambientes quentes;
–Danos na ventilação;
–Queda no fornecimento de energia;
•De outros equipamentos e consumidores instalados próximo ao
motor;
4
Quadros de comando
5
Motores elétricos
•Estima-se que entre 70 a
80%
da
energia
elétrica
consumida pelo conjunto de
todas
as
indústrias
seja
transformada
em
energia
mecânica através de motores.
•Rendimento médio de 80%
6
Motores Elétricos
•Como acionar um motor elétrico?
•Sob quais condições este motor pode partir?
•Como dimensionar o sistema de proteção
deste motor?
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Motores elétricos de Indução
•Motores Monofásicos
–Enrolamentos são ligados a
uma fonte monofásica.
–Empregados em pequenas
aplicações onde não há
disponibilidade de alimentação
trifásica.
–Por terem somente uma fase,
não possuem um campo
magnético girante. Ao
contrário, possuem apenas um
campo magnético pulsante!
–Implicações na partida do
motor?
•Motores Trifásicos
–Maior rendimento
–Melhor relação Potência
versus Tamanho
–Maior Fator de Potência
–Construção mais barata
–Por que não usar?
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Motores elétricos
•Os motores assíncronos (de indução) trifásicos são os mais
utilizados em conjunto com comandos elétricos devido ao seu
custo, robustez e facilidade para inversão do sentido de rotação.
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Motores elétricos: Placa de identificação
Placa de identificação
Aqui temos a infomação sobre a
potência nominal do motor.
Um motor de 3,7 KW e dentro do
parênteses 5 CV.
Definição: Cada cavalo tem 736
watts, portanto 5 cv x 736 w = 3.700
watts .
Esta potênciá, é a potência de
saída, ou seja, aquela entregue no eixo do
motor.
Placa de identificação
Fator
de
serviço
é
um
multiplicador que, quando aplicado à
potência nominal do motor elétrico, indica
a
carga
que
pode
ser
acionada
continuamente sob tensão e frequência
nominais e com limite de elevação de
temperatura do enrolamento.
A utilização do fator de serviço
implica uma vida útil inferior aquela do
motor com carga nominal.
O fator de serviço não deve ser
confundido
com
a
capacidade
de
sobrecarga momentânea que o motor
pode suportar. Para este caso, o valor é
geralmente de até 60% da carga nominal
durante 15 segundos.
Placa de identificação
A corrente nominal é lida na placa
de identificação do motor, ou seja, aquela
que o motor absorve da rede quando
funcionando à potência nominal, sob
tensão e frequência nominais.
***A corrente nominal é diferente
para diferentes valores de tensão de
trabalho do motor.
Para
encontrar
a
corrente
nominal de um motor, pode-se calcular
pela seguinte fórmula:
Placa de identificação
Os motores elétricos solicitam da
rede de alimentação, durante a partida,
uma corrente de valor elevado, da ordem
de 6 a 10 vezes a corrente nominal. Este
valor
depende
das
características
construtivas do motor e não da carga
acionada. A carga influencia apenas no
tempo durante o qual a corrente de
acionamento circula no motor e na rede
de alimentação (tempo de aceleração do
motor).
A corrente é representada na
placa de identificação pela sigla Ip/In
(corrente de partida / corrente nominal).
Ip = In * Ip/In
Métodos de partida dos MIT
• Uma corrente de partida de 500 a 800 %
maior que a corrente nominal pode
circular pela rede de alimentação.
Além de causar uma queda de tensão apreciável,
pode afetar outras cargas conectadas à rede de
alimentação. Além disso, se uma corrente elevada
circular no motor por um longo intervalo de tempo,
poderá aquecê-lo, danificando o isolamento do
enrolamento.
CORRENTE x TEMPO
10
Corrente (pu)
9
8
Direta
7
Estrela-Triângulo
6
Soft-Starter
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
Tempo (s)
20
25
Autotransformador abaixador
Partida estrela-triângulo
Conversor de estado sólido
Métodos de partida dos MIT
É importante ressaltar que embora tensões
menores reduzam a corrente durante a
partida dos motores, o torque de partida
decresce porque o torque é proporcional ao
quadrado da tensão aplicada.
O torque de partida...
Categorias de Conjugado
Categoria N
São caracterizados por
possuírem um conjugado de
partida normal, corrente de
partida normal e pequeno valor
de escorregamento em regime
permanente.
Constituem
a
maioria dos motores encontrados
no mercado e prestam-se ao
acionamento de cargas normais,
com baixo conjugado de partida
como: bombas e máquinas
operatrizes (tornos).
Categoria H
Os
motores
dessa
categoria são caracterizados por
possuírem um conjugado de
partida elevado, corrente de
partida normal e baixo valor para
o escorregamento em regime
permanente. Esta categoria de
motores
é
utilizada
para
acionamento de cargas que
exigem maior conjugado de
partida, como transportadores
carregados e cargas com alta
inércia, etc.
Categoria D
São caracterizados por
conjugado de partida elevado,
corrente de partida normal e
alto escorregamento. Utilizados
para acionamento de cargas
como: prensas excêntricas e
máquinas semelhantes, em que
a carga apresenta picos
periódicos e
cargas que
necessitam de conjugado de
partida elevado e corrente de
partida limitada.
Conjugado da Carga
T
Gruas, guinchos, guindastes,
Transportadoras de correias
n
T
Moinhos de rolos, plainas, serras de
madeira
n
T
Ventiladores, exaustores, centrífugas
e compressores
n
Ponto de Operação
Porém, acontece o
escorregamento...
Placa de identificação
A tensão de funcionamento na
grande maioria dos motores elétricos são
fornecidos com os terminais religáveis, de
modo que possam funcionar ao menos em
dois tipos de tensões. No caso da nossa
placa 220 volts e 380 volts.
A tensão aceitável nas bobinas
sempre é a menor das tensões indicadas.
Influência da rede elétrica
A operação eficiente dos motores de
indução trifásicos depende, entre outras
coisas, da qualidade da rede elétrica de
alimentação. O ideal é que esta rede seja
equilibrada
e
com
suas
tensões
apresentando amplitudes e frequência
constantes.
Influência da rede elétrica
A eficiência e o fator de potência dos motores de
indução trifásicos variam segundo o valor da
tensão de alimentação. Estes motores são
projetados para suportarem variações de ±10% da
tensão nominal.
Os motores devem suportar variações de
freqüência de -5% a até +3%. Uma variação
simultânea da amplitude e da freqüência pode ser
prejudicial para o motor.
Influência da rede elétrica
Uma tensão de alimentação abaixo do valor
nominal do motor provoca aumento da corrente e
da temperatura e ainda redução dos torques de
partida e de regime. Por outro lado, um valor de
tensão acima do nominal acarreta redução do
fator de potência e aumento da corrente de
partida.
Placa de identificação
Frequência nominal de trabalho
do motor. quanto maior a frequência de
um motor , maior vai ser a sua
velocidade.
Motores elétricos
LIGAÇÕES NOS SISTEMAS TRIFÁSICOS:
IL
Estrela:
VF
IF
VL
IF
I L  IF
VF 
IF
VL
3
IL
IL
Triângulo:
IL
VL  VF
IL
IF 
3
IF
IF
IL
IL
IF
Características construtivas
 Tensão de Trabalho e Ligações:
9 pontas
6 pontas
12 pontas
Tensões de Trabalho e Ligações
 Motor de 6 pontas (220/380V):
Ligação em 220 V (Δ)
Ligação em 380 V (Y)
Tensões de Trabalho e Ligações
 Motor de 6 pontas (380/660V):
Ligação em 380 V (Δ)
Ligação em 660 V (Y)
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Tensões de Trabalho e Ligações
 Motor de 9 pontas (220/440V):
Ligação em 220 V (YY)
Ligação em 440 V (Y)
Tensões de Trabalho e Ligações
 Motor de 9 pontas (380/760V):
Ligação em 380 V (YY)
Ligação em 760 V (Y)
Tensões de Trabalho e Ligações
 Motor de 12 pontas (220/380/440/760V):
Ligação em 220 V (ΔΔ)
Ligação em 380 V (YY)
Tensões de Trabalho e Ligações
 Motor de 12 pontas (220/380/440/760V):
Ligação em 440 V (Δ)
Ligação em 760 V (Y)
Motores elétricos:
Características da rede
LIGAÇÕES:
Estrela - Triângulo
- Segunda tensão 3 vezes maior que a primeira;
- Tensões: 220/380 V, 380/660 V, 440/Y(760) V
- Cabos: 6 ( seis )
Série - Paralela
- 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 )
Tripla Tensão Nominal
- Tensões: 220/380/440/Y(760) V
- Cabos: 12 ( doze )
Motores elétricos
•Métodos de partida
–Direta
A tensão da rede é diretamente aplicada sobre os terminais do
motor
–Estrela-Triângulo
Durante a partida, a tensão aplicada sobre o motor é 57,7% da
tensão nominal da rede (configuração em estrela).
–Série-Paralelo
Durante a partida, a tensão aplicada sobre os enrolamentos do
motor é reduzida por meio do arranjo de ligação das bobinas.
–Compensadora
Durante a partida a tensão sobre o motor é reduzida com o
auxílio de um auto-transformador.
–Eletrônica
Durante a partida, a tensão aplicada ao motor é controlada por
meio de um dispositivo eletrônico de potência (soft-starter)
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Corrente e Tempo de Rotor
Bloqueado
O tempo de rotor bloqueado será o máximo tempo que o motor
pode suportar para que não sejam danificados o rotor ou o isolamento do
estator pela alta temperatura gerada pela corrente de rotor bloqueado.
Corrente esta que é desenvolvida em função de o rotor do motor
estar bloqueado instantaneamente. O fabricante deve fornecer este
valor, visto que é um dado de projeto do motor.
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Dados do Motor
O catálogo do motor deve fornecer grande parte dos dados
necessários para o dimensionamento de uma partida.
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Exercícios 1
1- Identifique 6 itens da placa de
identificação do motor.
2- Como fica a ligação desse motor
em nossa rede?
3- Qual a corrente de partida desse
motor?
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Exercícios 2
1 - Identificar pelo menos 6 itens da placa de identificação.
2 - Qual a corrente de trabalho deste motor, se este for ligado no nosso sistema?
3 – Qual deveria ser a forma de ligação utilizada?
4 - Qual a corrente de partida desse motor?
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OBRIGADO!