Acionamento de Motores Assíncronos Trifásicos e

(
(
(
(
(
Nota:
) Prova
( ) Prova Semestral
) Exercícios
( ) Prova Modular
) Segunda Chamada
( ) Exame Final
) Prática de Laboratório
) Aproveitamento Extraordinário de Estudos
Disciplina:
Professor:
Turma:
Data:
Aluno (a):
Experiência 03: Acionamento de Motores Assíncronos Trifásicos e Monofásicos
Objetivo Geral
Verificar experimentalmente o Acionamento de
Motores
Assíncronos
Trifásicos e Monofásicos;
Verificar experimentalmente alguns tipos de acionamento de motores elétricos de
indução trifásicos e monofásicos.
RESUMO DA TEORIA
Os motores elétricos, durante a partida, solicitam da rede de alimentação uma
corrente de valor elevado, da ordem de 6 a 8 vezes a sua corrente nominal. Nestas
condições, o circuito que inicialmente fora projetado para transportar a potência
requerida pelo motor, é solicitado agora pela corrente de acionamento, durante um certo
período de tempo. Como conseqüência disso, o sistema fica submetido a uma queda
de
tensão
normalmente
muito
superior
aos limites
estabelecidos
para
o
funcionamento em regime, podendo provocar sérios distúrbios operacionais nos
equipamentos
de comando
e
proteção,
além
de
afetar
o
desempenho
da
iluminação, notoriamente a incandescente.
Todo motor dimensionado para acionar adequadamente uma determinada carga
acoplada ao seu eixo necessita, durante a partida, possuir em
cada
instante
o
conjugado do motor, superior ao conjugado resistente de carga. A curva do conjugado
motor deve guardar uma distância da curva do conjugado resistente, durante o
tempo de aceleração do conjunto (motor-carga), até que o motor adquira a
velocidade de regime. Este intervalo de tempo é especificado pelo fabricante, acima
do qual o motor deve sofrer sobreaquecimento, podendo danificar a isolação dos
enrolamentos. A adoção de um sistema de partida eficiente pode ser considerada
uma das regras básicas para se obter do motor uma vida útil prolongada, custos
RQ 0501 Rev. 13
Página 1 de 10
operacionais reduzidos, além de dar à equipe de manutenção da indústria tranqüilidade
no desempenho das tarefas diárias. Os critérios para a seleção do método de
partida adequado envolvem considerações quanto à capacidade do sistema gerador.
A seguir, são apresentados três métodos de partida para motores trifásicos
(mais comuns) e um método de partida para motores monofásicos.
Partida através da chave estrela-triângulo
Em instalações elétricas industriais, principalmente aquelas sobrecarregadas,
podem ser usadas chaves estrela-triângulo como forma de suavizar os efeitos da partida
dos motores elétricos. O acionamento de um motor elétrico através de chaves estrelatriângulo só é possível se este possuir seis terminais acessíveis e dispor de dupla
tensão nominal.
O acionamento é feito, inicialmente, ligando o motor na configuração estrela até
que alcance uma velocidade próxima da velocidade de regime, quando então esta
conexão é desfeita e executada a ligação em triângulo. A troca da ligação durante a
partida é acompanhada por uma elevação de corrente, fazendo com que as vantagens
da sua redução desapareçam se a comutação for antecipada em relação ao ponto
ideal.
Utilizada em cargas com conjugados baixos ou em que o motor
parte a vazio (sem carga). O motor tem 6 terminais. A corrente
de partida (Ip) e o conjugado de partida (Cp) ficam reduzidos à
33 % dos valores normais. O motor parte com 3 vezes a
primeira tensão, por exemplo, 220 V na ligação triângulo e 380 V
na ligação estrela conforme as disposições nos bornes da caixa
de ligação.
RQ 0501 Rev. 13
Página 2 de 10
Primeiro o motor é conectado através de contatoras ou chave de partida na
conexão em estrela (380 V), contatoras ativas K1 e K3 e, depois de tempo prédeterminado (até próximo à rotação nominal) muda para conexão em triângulo (220 V),
contatoras ativas K1 e K2, onde, terá condições de desenvolver o conjugado nominal (Cn)
do motor.
Note que, como representado no gráfico abaixo, o conjugado da partida
estrela é bem inferior ao conjugado da conexão triângulo e, como conseqüência, as
correntes exigidas da rede de alimentação, também serão menores. Como conseqüência,
temos um conjugado resultante (Cr).
Fig. 1
Gráfico representativo da redução das características nominais do motor usando
partida estrela (Y)
triângulo ( ).
Dimensionamento componentes partida Y-
RQ 0501 Rev. 13
Página 3 de 10
Fig. 2
Unifilar partida estrela-triângulo e conexões da caixa de ligação
Conexão em triângulo - :
IK1, IK2 e IK3 são as correntes das contatoras, respectivamente.
A corrente de Linha (IL) é a corrente absorvida da rede de alimentação.
In é a corrente nominal do motor.
A corrente circula por K1 (IK1) e K2 (IK2).
IL = In
I = In/ 3
IK1 = IK2 = I = In/ 3 = 0,58 x In
Conexão em estrela - Y:
IY = 0,33 x In
IK3 = IY = 0,33 x In
Roteiro de cálculo dos componentes do circuito:
Contatores K1 = K2 => Ie
Contator K3 => Ie
0,58.In x 1,15
0,33.In x 1,15
Relé de sobrecarga FT1 => 0,58.In
Fusíveis =>
a )Usar dados do fabricante (Tabela Ip x Tp)
b) IF
1,2 . In
c) IF
IFmáxK1,K2
d) IF
IFmáxFT1
Relé de tempo => KT verificar tabela de tempo e fusível de retardo máximo.
RQ 0501 Rev. 13
Página 4 de 10
Vantagens das chaves estrela-triângulo:
custo reduzido;
pode ser usado em sistemas com elevado número de manobras;
corrente de partida reduzida a 1/3 da nominal;
dimensões relativamente reduzidas.
Desvantagens das chaves estrela-triângulo:
aplicação específica a motores com dupla tensão nominal que disponham de seis
terminais acessíveis;
conjugado de partida reduzido a 1/3 do nominal;
tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor;
o motor deve alcançar pelo menos 90% de sua velocidade de regime para que,
durante a comutação, a corrente de pico não atinja valores elevados, próximos,
portanto, da corrente de partida com acionamento direto.
Observação: A menor tensão de placa tem que ser igual a tensão da rede.
Partida Eletrônica (Soft-Starter)
As
chaves
de
partida
eletrônica
(soft-starter)
são
chaves
estáticas
microprocessadas projetadas para acelerar/desacelerar e proteger motores de indução
trifásicos. Através do ajuste do ângulo de disparo dos tiristores, controla-se a redução da
tensão aplicada ao motor.
A soft-starter proporciona uma partida suave ao motor de indução evitando as
sobrecorrentes transitórias de partida e, portanto, as subtensões resultantes na rede
elétrica. Ela pode substituir com vantagens a tradicional chave de partida estrela-triângulo.
A Fig. 3 mostra a placa de identificação de uma soft-starter, modelo SSW 04 da
WEG.
RQ 0501 Rev. 13
Página 5 de 10
A Fig. 3 - Placa de identificação de uma Soft-Starter modelo SSW 04 da WEG.
O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletronicamente para
aplicar uma tensão variável no motor durante a aceleração. 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 transição brusca, 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.
Ainda, como recurso adicional, a soft-starter apresenta a possibilidade de efetuar a
desaceleração suave para cargas de baixa inércia. A Fig. 4 mostra a curva que relaciona
a corrente pelo tempo, considerando a partida direta, a partida estrela-triângulo (onde
aparece a comutação) e o uso da chave de partida Soft-starter.
Pode-se observar pelo gráfico que a soft-starter proporciona uma menor corrente
de partida e elimina a comutação da chave estrela-triângulo.
RQ 0501 Rev. 13
Página 6 de 10
Fig. 4: Curva de corrente pelo tempo da chave Soft-Starter.
Partida e funcionamento usando inversor de frequência
Os motores podem ser controlados de modo a prover ajuste contínuo de velocidade e
conjugado com relação à carga mecânica. O fato da velocidade dos motores de indução
ser dada pela relação:
n = (120 f (1-s))/p
onde: n = rotação (rpm);
f = freqüência da rede (Hz);
p = números de pares de pólos;
s = escorregamento, sugere a possibilidade de se obter várias velocidades para um
mesmo motor, variando-se a freqüência. Com a variação da freqüência obtêm-se uma
variação contínua da velocidade, ou seja, é uma forma de variar a velocidade dos motores
de indução através da alimentação por uma fonte de freqüência variável.
Ao se variar a freqüência de tensão do estator, varia-se a velocidade do campo
girante. Com isso, pode-se variar a velocidade do rotor, mantendo-se constante o
escorregamento da máquina e, portanto, as perdas podem ser otimizadas de acordo com
as condições da carga.
RQ 0501 Rev. 13
Página 7 de 10
Um método eficiente de controle de velocidade de motores de indução trifásicos, com
menores perdas no dispositivo responsável pela variação da velocidade, consiste na
variação da freqüência (f1) da fonte alimentadora através de conversores de freqüência,
onde o motor pode ser controlado de modo a prover um ajuste contínuo de velocidade e
conjugado com relação à carga mecânica.
Diferentemente dos motores com partida à resistência, os
motores com partida a capacitor são motores reversíveis. Se for
invertida a polaridade do enrolamento auxiliar em relação à do
enrolamento principal, é estabelecida um campo rotacional bifásico
no sentido oposto ao da rotação do rotor.
Devido ao seu torque de partida mais elevado, utilizam-se os
motores de fase dividida com partida a capacitor, para acionar
bombas, compressores, unidades refrigeradoras, condicionadores de
ar, e máquinas de lavar de maior porte, onde se requeiram motores
monofásicos que desenvolvam torques de partidas elevados, ou onde
seja necessária a inversão no sentido de rotação do motor.
Figura 9.7: Diagrama de ligações e relações de fases.
PARTE EXPERIMENTAL
Material necessário
Motores trifásicos e motor monofásico;
Chave de partida estrela-triângulo;
Soft-starter e inversor de frequência;
RQ 0501 Rev. 13
Página 8 de 10
Procedimento Experimental
1) Fazer o acionamento do motor de indução trifásico usando a soft starter SSW04 a ser configurada. A Fig. 9.8 mostra a IHM
da soft-starter SSW 04.
Figura : IHM da soft-starter SSW-04.
Nesta soft-starter existem 4 grupos de parâmetros: leitura, regulação, configuração,
parâmetros do motor.
RQ 0501 Rev. 13
Página 9 de 10
RQ 0501 Rev. 13
Página 10 de 10
This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com.
The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.