Comandos Eletricos 2, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Laboratório de

Comandos Elétricos II

Curso Técnico em Eletrotécnica

NILTON CÉSAR FIGUEIRA

C O L É G I O I G U A Ç U , F O Z D O I G U A Ç U P A R A N Á

DO IGUAÇU -PR

Curso de Eletrotécnica

Laboratório de Comandos Elétricos

4º Módulo

Esta apostila visa fornecer apóio teórico para os alunos do Curso de Eletrotécnica do Colégio Iguaçu de Foz do Iguaçu, na matéria de Laboratório de Comandos Elétricos II. Serão abordados as chaves de partida de motores de indução trifásicos, arquitetura e princípios de funcionamento sobre CLP, Soft-Starters e Inversores de Freqüência.

Cabe destacar que para o aluno é neste momento, a oportunidade de desenvolver e adquirir a capacidade de raciocínio lógico para elaborar projetos de acionamento envolvendo motores e, por conseguinte demais dispositivos para a automação de sistema industrial.

Nilton César Figueira

Foz do Iguaçu, 10/03/

Site do professor

http: //sites.google.com/site/niltoncesarfigueira

• 1. MOTORES ASSÍNCRONOS SUMÁRIO
  • 1.1. A CURVA CONJUGADO X ACELERAÇÃO DE UM MIT
• 2. CHAVES DE PARTIDA DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS
  • 2.1. CHAVE DE PARTIDA DIRETA
    • 2.1.1. ESQUEMA DE LIGAÇÃO DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA
    • 2.1.2. DIMENSIONAMENTO DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA........................................
  • 2.2. PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO
    • 2.2.1 ESQUEMA DE LIGAÇÃO DE UMA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO........................
    • 2.2.2. EQUACIONAMENTO DE UMA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO
    • 2.2.3. EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DE UMA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO
    • 2.2.4. VANTAGENS DA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO
    • 2.2.5. DESVANTAGENS DA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO............................................
  • 2.3. PARTIDA COMPENSADA
    • 2.3.1. AUTOTRANSFORMADOR DE PARTIDA
    • 2.3.2. ESQUEMA DE LIGAÇÃO DA CHAVE COMPENSADORA
    • 2.3.3. EQUACIONAMENTO DA CHAVE DE PARTIDA COMPENSADORA
    • 2.3.4. EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DE UMA CHAVE COMPENSADORA
    • 2.3.5. VANTAGENS DA CHAVE COMPENSADORA
    • 2.3.6. DESVANTAGENS DA CHAVE COMPENSADORA..................................................
• 3. PARTIDA ELETRÔNICA (SOFT STARTER)
  • 3.1. FUNCIONAMENTO DA SOFT-STARTERS
    • 3.1.1. CIRCUITO DE POTÊNCIA
    • 3.1.2. CIRCUITO DE CONTROLE
  • 3.2. PRINCIPAIS FUNÇÕES DA SOFT-STARTER
    • 3.2.1. RAMPA DE TENSÃO NA ACELERAÇÃO................................................................
    • 3.2.2. RAMPA DE TENSÃO NA DESACELERAÇÃO
    • 3.2.3. PULSO DE TENSÃO DE PARTIDA (KICK START)
    • 3.2.4. LIMITAÇÃO DE CORRENTE
  • 3.3. PROTEÇÕES
  • 3.4. DESCRIÇÃO DOS PARÂMETROS
  • 3.5. FORMAS DE LIGAÇÃO
    • 3.5.1. LIGAÇÃO DIRETA
    • 3.5.2. LIGAÇÃO COM CONTATOR EM PARALELO (CONTATOR DE BY PASS) DO IGUAÇU -PR
    • 3.5.3. LIGAÇÃO EM PARTIDA SEQUENCIAL DE DIVERSOS MOTORES
    • 3.5.4. LIGAÇÃO SIMULTÂNEA DE DIVERSOS MOTORES
    • 3.5.5. DIAGRAMA DE COMANDO DA SOFT-STARTER
• 4. INVERSORES DE FREQUÊNCIA NO ACIONAMENTO DE MOTORES....................................
  • 4.1. INTRODUÇÃO AO INVERSOR DE FREQUÊNCIA
  • 4.2. FUNCIONAMENTO DO INVERSOR DE FREQUÊNCIA
  • 4.3. TIPOS DE INVERSORES DE FREQUÊNCIA
    • 4.3.1. INVERSOR ESCALAR
    • 4.3.2. INVERSOR VETORIAL
  • 4.4. BLOCOS COMPONENTES DO INVERSOR
    • 4.4.1. BLOCO CPU..........................................................................................................
    • 4.4.2. BLOCO IHM
    • 4.4.3. BLOCO INTERFACES
    • 4.4.4. BLOCO ETAPA DE POTÊNCIA
  • 4.5. SISTEMA DE ENTRADA DE DADOS E SAÍDA DE DADOS
  • 4.6. FORMAS DE VARIAÇÃO DE VELOCIDADE EM UM INVERSOR DE FREQUÊNCIA
    • 4.6.1. ACIONAMENTO PELA IHM..................................................................................
    • 4.6.2. ACIONAMENTO PELAS ENTRADAS DIGITAIS
    • 4.6.3. ACIONAMENTO PELA FUNÇÃO MULTISPEED
    • 4.6.4. ACIONAMENTO PELAS ENTRADAS ANALÓGICAS
    • 4.6.5. PELO POTENCIÔMETRO
    • 4.6.6. PELA FONTE DE TENSÃO OU CORRENTE EXTERNAS
  • 4.7. CONSIDERAÇÕES SOBRE O USO DE INVERSORES DE FREQUÊNCIA
• 5. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL
  • 5.1. INTRODUÇÃO AO CLP
    • 5.1.1. DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS ITENS
  • 5.2. FUNCIONAMENTO DOS CLP
  • 5.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DO CLP
  • 5.4. PROGRAMAÇÃO DO CLP
• REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA

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1. MOTORES ASSÍNCRONOS

Os motores assíncronos ou de indução, por serem robustos e baratos, são os motores mais largamente empregados na indústria. Nestes motores, o campo girante roda a velocidade síncrona, como nas máquinas síncronas.

Teoricamente, para o motor girando a vazio e sem perdas, o rotor teria também a velocidade síncrona. Entretanto, ao ser aplicado um conjugado externo ao motor, o seu rotor diminuirá de velocidade na justa proporção necessária para que a corrente induzida pela diferença de rotação entre o campo girante (síncrono) e o rotor, passe a produzir um conjugado eletromagnético igual e oposto ao externamente aplicado. O conjugado eletromagnético é proporcional ao fluxo produzido pelo campo girante, e à corrente e fator de potência do rotor.

A perda de rotação do rotor (necessária para que o conjugado eletromagnético seja produzido), expressa por unidade de velocidade síncrona, chama-se escorregamento:

∁ 㐄

䙦↖ⅵ ㎘ ↖䙧 ↖ⅵ^ 㐄

䙦≙ⅵ ㎘ ≙䙧 ≙ⅵ O conjugado eletromecânico pode ser expresso pela relação:

⅙ 㐄

ⅲ↉ ≙∁ Onde: ᡂ〴 é a potência do campo girante que gira a uma velocidade angular síncrona ″〠. Por outro lado, se ᡂ é a potência mecânica fornecida através do eixo, que gira a uma velocidade angular ω radianos por segundo

⅙ 㐄 ⅲ ≙ Portanto:

ⅲ 㐄 ⅲ↉.

≙ⅵ 㐄 䙦❸ ㎘ ⅵ䙧. ⅲ↉

Ou seja, a potência cedida pelo eixo é igual à potência disponível no entreferro máquina ᡂ〴 (potência do campo girante), menos as parcelas correspondentes às perdas no rotor ᡱ. ᡂ〴.

A rotação do eixo do motor é expressa por:

ⅲ. 䙦❸ ㎘ ⅵ䙧

Onde:

ᡦ = rotação em rpm no eixo do rotor;

f = freqüência em Hz; P = número de pólos;

S = escorregamento

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2. CHAVES DE PARTIDA DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS

Durante a partida de um MIT, a velocidade de um motor é praticamente nula e a corrente é máxima se mantendo neste patamar até próximo da velocidade de trabalho do motor. Isto quer dizer que a corrente de um motor é função da tensão aplicada sobre ele.

A função das chaves de partida é a redução da tensão durante a partida dos motores e após certo intervalo, fornecer tensão nominal ao motor, quando então já estará próximo de atingir a sua rotação de trabalho.

2.1. CHAVE DE PARTIDA DIRETA

A partida direta é a forma mais simples de partir um MIT, na qual as três fases são ligadas diretamente ao motor, ocorrendo um pico de corrente. Sempre, que possível, a partida deverá ser direta, por meio de contatores.

A partida direta deverá ser utilizada nos seguintes casos:

Baixa potência do motor
A máquina acionada não necessita de uma aceleração progressiva ou esta equipada com redutores mecânicos de velocidade
Conjugado de partida elevado

Assim, fica fácil enumerar as vantagens de uma chave de partida direta:

Equipamento simples, de fácil construção e projeto
Conjugado de partida elevado
Partida rápida
Baixo custo

Nos casos em que a corrente do motor é elevada, podem ocorrer as seguintes conseqüências prejudiciais:

Elevada queda de tensão no sistema de alimentação da rede. Em função disto, provoca interferências em equipamentos instalados no sistema;
O sistema de proteção (cabos, contatores), deverá ser superdimensionado, ocasionando um custo elevado;
A imposição das concessionárias de energia que impõem restrições de queda de tensão na rede (abaixo de 5 CV uso comercial e abaixo de 10 CV uso industrial)

OBSEVAÇÕES:

Na partida direta, a corrente de partida é diretamente proporcional à tensão de alimentação e diminuí à medida que a velocidade aumenta
O conjugado de partida varia proporcionalmente ao quadrado da alimentação

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2.1.1. ESQUEMA DE LIGAÇÃO DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA

Figura 2.1: Esquema de comando de uma partida direta.

No diagrama de força, a proteção por curto-circuito é fornecida por três fusíveis: L1, L2 e L3. As três fases são conectadas aos contatos de força do contator K1; do contator K1, as fases são conectadas ao relé térmico FT1, o qual efetua a proteção por sobrecarga. Do relé térmico FT1, os três cabos são conectados aos bornes de ligação do motor.

O circuito de comando é alimentado pela fase L e neutro N. A proteção do circuito de comando e proporcionado pelo fusível L1. O circuito funciona da seguinte maneira:

Ao pressionarmos a botoeira S1 (NA), o circuito de corrente até a bobina do contator K1 será fechado alimentado a bobina de K1 e acendendo a lâmpada H1. Assim, K1 irá atracar, fechando os contatos NA e abrindo os NF. O contato NA (13-14) fechando, fornece um caminho em paralelo com a botoeira S1 para alimentar a bobina de K1 e a lâmpada H1.

O contato NA (13-14) tem a função de selo (contato de selo), pois quando tirarmos a pressão sobre a botoeira S1 ela abrirá, porém, como o contato NA (13-14) estará fechado, o bobina de K1 continuará energizada, mantendo a atração sobre a armadura móvel.

Simultaneamente ao fechamento do contato NA (13-14), os contatos de força de K1 também fecharam, acionando o motor. Veja que para desligar o motor, podemos acionar a botoeira S (NF) ou então, ocorrendo uma atuação do relé térmico FT1. Atuação de FT1 causará a abertura dos contatos NF (95-96). Lembrando que neste caso teremos que rearmar manualmente o dispositivo de trava do contato do relé térmico para podermos religar o motor.

2.1.2. DIMENSIONAMENTO DA CHAVE DE PARTIDA DIRETA

Como a chave de partida direta é muito simples, vamos direto a um exemplo. Imagine que tenhamos um motor de 20 cv, seis pólos, 380 V/60 Hz, com tensão de comando de 220 V, Tp = 2 s e queiramos determinar as características dos componentes da chave de partida direta para acionarmos este motor.

Dados de placa do motor:

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EXERCÍCIO PROPOSTO 2.1: Faça um comando onde dois motores (M1 e M2) acionados por partida direta, onde M2 apenas possa ser ligado se M1 estiver ligado.

2.2. PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO

Consiste na alimentação do motor com uma redução de tensão nas bobinas durante a sua partida. O motor parte em estrela, isto é, com uma tensão de 58% da tensão nominal, e após certo tempo a ligação é convertida em triângulo, assumindo a tensão nominal.

Esta chave proporciona uma redução na corrente de partida de aproximadamente 33%. Deve ser usada em aplicações que tenha o conjugado resistente de até um terço do conjugado de partida do motor em estrela.

Uma vez que o conjugado de partida é proporcional ao quadrado da tensão de alimentação, teremos um conjugado de 20% a 50% do conjugado nominal. A velocidade do motor estabiliza- se quando os conjugados motor e resistente se equilibram, geralmente entre 75% a 85% da velocidade nominal. Os enrolamentos são ligados em triângulo e o motor recupera as suas características nominais. A passagem da ligação estrela para a ligação em triângulo é feita por um temporizador.

Figura 2.3: Corrente de partida e conjugado de partida na chave estrela-triângulo.

Para ser possível a ligação estrela-triângulo, os motores devem ter a possibilidade de ligação em dupla tensão (220V/380V, 380V/660V). Os motores devem ter no mínimo seis bornes de ligação.

2.2.1 ESQUEMA DE LIGAÇÃO DE UMA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO

A seguir iremos analisar o esquema de ligação de uma chave estrela-triângulo. Para isto, nos basearemos nos diagramas de comando e de força a baixo.

Veja que no diagrama de força, precisamos de três contatores. O K3 faz o fechamento em estrela e será fechado durante a partida do motor. Após transcorrido o tempo de partida programado no temporizador KT1, K3 será aberto.

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O contator K1 será fechado na partida junto com K3 e o motor parte em estrela (K3 e K fechados). Assim que transcorrer o tempo de ajuste em KT1, K3 será aberto e K2 fechado. Então o motor estará ligado em triângulo (K1 e K2 fechados).

Figura 2.4: Diagrama de comando e força da chave estrela-triângulo.

No diagrama de comando, ao pressionar SH1 será energizado e mantido energizado pelo contato de K1 NA-13/14 o relé de tempo KT1. KT1 é um relé de tempo projetado para este tipo de partida e quando energizado, o contato NF-15/16 comuta para NA-15/18 (o ponto 15 é comum) e o outro contato de KT1 NF-25/26 (NA-25/28 o ponto 25 é comum) não comuta. Então o relé começará a contar o tempo programado. Depois de transcorrido o tempo ajustado em KT1, o contato 15-18 volta para 15-16 e após cerca de 30 a 100 ms o contato 25- 26 comuta para 25-28 e continua assim, até que a alimentação seja retirada.

Então, transcorrido o tempo programado em KT1, o contato 15/18 comuta para 15/16, desligado K3, porém K1 continuará energizado pelo seu selo NA-23/24. Neste momento o circuito das bobinas do motor estará aberto. Cerca de 30 a 100 ms ocorre a comutação do contato de KT1 25/26 para 25/28. Como K3 já está desligado, seu contato NF2-21/22 em série com a bobina de K2 estará novamente fechado e o contator K2 será ligado. O motor então está ligado em triângulo e recupera suas características nominais. A lâmpada H1 acenderá.

O contato NF-21/22 de K3 em série com a bobina de K2 abre. Isto é para garantir intertravamente elétrico, pois os dois contatores nunca podem ser energizados ao mesmo tempo.

O contato de K2 NA-13/14 fecha em paralelo com o NA-25/28 para garantir que K2 fique energizado, apesar de que neste tipo de comando, o relé de tempo KT1 ficará sempre energizado, mais é uma garantia. Para desligar o comando é através da botoeira NF SH1 ou atuação do relé térmico ou a queima do fusível de comando.

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Como a corrente de delta ᠵ∆ é a mesma que circula nos contatores K1 e K2, tem-se que:

E sua impedância é dada por:

ⅷ↖ Ⅵ↖ √➀

ᒙ ⅷ↖

Figura 2.5: diagrama unifilar da chave estrela-triângulo e a ligação do motor em delta.

Para calcularmos a corrente no contator K3 (IK3), devemos considerar a ligação estrela, pois ele somente entre em funcionamento na ligação estrela do motor. A figura 2.6 mostra o diagrama de força da ligação em estrela com suas respectivas correntes.

Figura 2.6: Ligação do motor em estrela.

Desta forma temos a corrente em estrela dada pela tensão dividida pela impedância:

ᠵげ 㐄 ⅷ↖ √➀ ↂ

ⅷ↖ √➀ √➀^ ᒙ ⅷ↖ Ⅵ↖

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A corrente do relé de sobrecarga FT1 é a mesma do contator K1, pois o relé está ligado abaixo desse contator e a corrente que circula nele é a mesma do contator K1. Com isso temos todas as correntes do circuito:

ⅥⅧ❸ 㐄 ⅥⅧ❹ 㐄 ❷, ➂➅ ᒙ Ⅵ↖

ⅥⅧ➀ 㐄 ❷, ➀➀ ᒙ Ⅵ↖

ⅥⅢⅶ❸ 㐄 ❷, ➂➅ ᒙ Ⅵ↖

A corrente de partida tem uma redução de 33% em relação à partida direta, devido a ligação estrela-triângulo.

2.2.3. EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DE UMA CHAVE ESTRELA-TRIÂNGULO

Dimensionar uma chave de partida estrela-triângulo para um motor de 100 cv, dois pólos, 380 V/660 V – 60 Hz, com tensão de comando de 220 V, tempo de partida Tp=10 s.

Dados de placa do motor:

ᠵ䙦⡱⡶⡨ 〣䙧 㐄 134,44 ᠧ; (^) 【【㊑㊉ 㐄 8,

Daí, obtemos a corrente de partida: ᠵぃ 㐄 (^) 【【㊑㊉ ᒙ ᠵぁ䙦⡱⡶⡨ 〣䙧 㐄 1102,49 ᠧ

Números de contatos auxiliares:

Normalmente em uma chave estrela-triângulo necessita-se, para o contator K1, de dois contatos NA e para os contatores K2 e K3, um contato NA e um NF.

a. Dimensionamento dos contatores K1 e K2:

ᠵ〲 㐐 0,58 ᒙ ᠵぁ ᔥ ᠵ〲 㐐 78 ᠧ

b. Dimensionamento do contator K3:

ᠵ〲 㐐 0,33 ᒙ ᠵぁ ᔥ ᠵ〲 㐐 44,4 ᠧ

c. Dimensionamento do relé de sobrecorrente:

O relé de sobrecorrente que será utilizado deverá ter uma faixa de ajuste em que esteja a corrente que passa pelo contator K1.

ᠵ〒⡩ 㐐 0,58 ᒙ ᠵぁ ᔥ ᠵ〒⡩ 㐐 78 ᠧ

d. Dimensionamento dos fusíveis: No momento da partida, a corrente de partida é reduzida de um terço,

ᠵ 㐄 0,33 ᒙ ᠵぃ ᔥ ᠵ 㐄 363,8 ᠧ

Sendo o tempo de partida 10 segundos, temos o esboço da curva característica do fusível na figura 2.7.

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Exercício proposto 2.3: Projete um comando para a reversão do sentido de rotação de um motor de indução trifásico. O comando deve permitir acionar o motor para a direita ou esquerda, porém, ao desligar o motor deve ser previsto uma temporização de intertravamento que só permitirá ligar novamente o motor após transcorrido o tempo ajustado no temporizador. Isto para garantir a parada do motor, antes de outro acionamento. Use o mesmo temporizador do exercício anterior.

2.3. PARTIDA COMPENSADA

Essa chave de partida alimenta as bobinas do motor com tensão reduzida na partida. A redução da tensão é feita por meio de um autotransformador em série com as bobinas. Após realizada a partida, as bobinas do motor recebem tensão nominal. Na maior parte dos casos a chave de partida compensadora é composta dos seguintes equipamentos:

Um autotransformador ligado em y
Três contatores
Um relé de sobrecarga
Três fusíveis retardados
Um relé de tempo

Pode-se optar por colocar um disjuntor motor em vez de relé de sobrecarga e fusíveis retardados, porém nossos exemplos serão todos com relé de sobrecarga e fusíveis.

2.3.1. AUTOTRANSFORMADOR DE PARTIDA

O autotransformador de partida possui um núcleo magnético plano, formado por três colunas de chapa de aço silício fechadas no topo. Três enrolamentos estão localizados nas colunas. Os terminais inferiores desses enrolamentos são conectados em estrela, formando um centro que é suspenso. Ao longo do enrolamento do autotransformador são feitos TAPS operacionais nas alturas das tensões de 50%, 65% e 80% da tensão aplicada na fase. São colocados sensores (sondas térmicas) que acompanham o crescimento da temperatura dos enrolamentos do autotransformador e impedem o acionamento se a temperatura atingir determinado valor.

Desta forma, o conjugado motor da máquina acionada e a corrente que circula no enrolamento do motor ficam reduzidos por fatores correspondentes ao TAP escolhido para a operação. A corrente ao longo de todo o processo de partida do motor fica reduzida em função da aplicação de uma tensão menor do que a nominal nos terminais do motor em processo de partida.

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Como conseqüência direta deste fato, o conjugado também se reduz e a curva característica de conjugado X rotação tem um valor inferior à curva característica de a plena tensão. Este novo posicionamento da curva característica depende do TAP escolhido no autotransformador.

Essa partida é usada geralmente para motores acima de 15 cv. A partida é feita em três etapas:

i. O autotransformador é ligado primeiramente em estrela e em seguida o motor é ligado à rede por intermédio de uma parte dos enrolamentos do autotransformador. A partida é feita com uma tensão reduzida em função da relação de transformação. O autotransformador possui derivações que permitem escolher a relação de transformação e a tensão reduzida mais apropriada. ii. Na segunda etapa, antes de passar à tensão plena, a ligação em estrela é aberta. Esta operação é realizada quando se atinge a velocidade de equilíbrio no final do primeiro período. iii. A ligação à plena tensão após a segunda etapa, em que o autotransformador é desligado do circuito. A corrente e o conjugado de partida variam nas mesmas proporções obtendo- se a seguinte faixa de ajuste: ᠵぃ〨ぅぇ〶〱〨 㐄 1,7 ᡓ 4 ᡴᡗᡸᡗᡱ ᡓ ᡕᡧᡰᡰᡗᡦᡲᡗ ᡦᡧᡥᡡᡦᡓᡤ

Figura 2.8: Autotransformador trifásico com os seus TAPS.

Na figura 2.9 temos um gráfico que ilustra o comportamento da corrente de partida da chave compensadora com relação à partida direta. Com relação ao conjugado, teremos uma partida de 50% a 85% do conjugado nominal, dependendo do TAP a ser escolhido, também ilustrado na figura 2.9.

Assim temos a redução da tensão aplicada no motor, de acordo com a derivação do autotransformador (TAP) no qual está ligado:

TAP 65%: reduz para 42% o valor da partida direta

TAP 80%: reduz para 64% o valor da partida direta

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Pressionando o botão SH1, é acionado o contator K3, que fecha o lado secundário do autotransformador e através de seu contato NA-13/14 energiza a bobina do contator K2, conectando o autotransformador à rede. K2 fica selado pelo seu contato NA-13/14 (este mesmo contato também serve para selar K3 – observe que o NA-13/14 de K3 fica fechado). Com K3 e K2 fechados nesta sequência, o motor parte com tensão reduzida.

O contato NA-43/42 de K2 energiza o relé de tempo KT1. Após transcorrido o tempo programado em KT1, o contato NF-15/16 de KT1 comuta e K3 é desenergizado. Então é fechado o contato NF-21/22 de K3 e através do contato NA-13/14 de K2 é energizado a bobina de K1.

Com a energização de K1, seu contato NF-21/22 abre, desenergizando K2 e o contator K1 se mantém acionado pelo seu contato NA-13/14. Com isso, o motor passa a receber a tensão plena da rede.

Para desligar o comando, basta pressionar a botoeira NF SH0. O rompimento do fusível de comando F21 ou a atuação do relé de sobrecarga (relé FT1 contato NF-95/96) ou a atuação da proteção contra alta temperatura no enrolamento do autotrafo (o termistor T1 X1/X2) provocam o desligamento do motor, somente possibilitando a nova partida após restabelecido estes dispositivos de proteção.

2.3.3. EQUACIONAMENTO DA CHAVE DE PARTIDA COMPENSADORA

2.3.3.1. CONJUGADO DE PARTIDA DA CHAVE COMPENSADORA

Como é utilizado um autotransformador para a partida do motor, devemos levar em conta as equações que relacionam as suas tensões e correntes.

ⅸↇ↖∂∀ↃↆↃ ⅰↇ↖∂∀ↃↆↃ^ 㐄

ⅸ∁ↃíↆↃ ⅰ∁ↃíↆↃ^ 㐄 Ↄ 䙦Ↄ é Ↄ ∀ↇ↔Ↄçã↗ ↆↇ ∂∀Ↄ↖∁ↈ↗∀↕Ↄçã↗䙧

Ⅵↇ↖∂∀ↃↆↃ ᒙ ⅰↇ↖∂∀ↃↆↃ 㐄 Ⅵ∁ↃíↆↃ ᒙ ⅰ∁ↃíↆↃ ᔥ Ⅵↇ↖∂∀ↃↆↃ 㐄 Ⅵ∁ↃíↆↃ ᒙ Ↄ

Figura 2.11: Autotransformador e suas correntes.

Já vimos que o torque é dado pela equação:

ⅶ 㐄 Ⅷ ᒙ ⅸ↖❹

Sendo:

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ᡆ: Torque do motor; ᠷ: Constante do motor e ᡈぁ: Tensão do motor

O torque de partida nominal pode ser escrito da seguinte forma: ⅶ↘䙦↖䙧 㐄 Ⅷ↘䙦↖䙧 ᒙ ⅸ↖❹

Como: (^) ⅸⅸↇ↖∂∀ↃↆↃ∁ↃíↆↃ 㐄 Ↄ o conjugado com a adição da chave compensadora será:

ⅶ↘䙦ↅ䙧 㐄 Ⅷ↘䙦ↅ䙧 ᒙ ⅸ∁ↃíↆↃ❹

Assim: ⅶ↘䙦ↅ䙧 㐄 Ⅷ↘䙦ↅ䙧 Ↄ❹^ ᒙ ⅸↇ↖∂∀ↃↆↃ❹

Como a tensão de entrada do autotransformador é a própria tensão da fonte de alimentação, teremos:

ⅶ↘䙦ↅ䙧 㐄 Ⅷ↘䙦ↅ䙧 Ↄ❹^ ᒙ ⅸ↖❹^ ᔥ ⅶ↘䙦ↅ䙧 㐄 Ↄ❹^ ᒙ Ⅷ↘䙦ↅ䙧 ⅸ↖❹^ ᔥ ⅶ↘䙦ↅ䙧 㐄 Ↄ❹ⅶ↘䙦↖䙧

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 aplicado uma relação de transformação de 0,5, o conjugado fica reduzido a 25% do conjugado nominal. No quadro abaixo temos a representação da relação entre os conjugados dos TAPS comercialmente mais encontrados:

Tabela 2.1: Conjugados de acordo com os TAPS de autotransformadores comerciais.

É fundamental conhecer o conjugado resistente imposto pela carga no processo de partida para escolher o TAP que será utilizado, pois como foi visto a redução do conjugado de partida é muito grande e o motor pode não ter conjugado suficiente para vencer o conjugado resistente da carga e não partir.

2.3.3.2. DETERMINAÇÃO DAS CORRENTES DA CHAVE COMPENSADORA

Para determinarmos as correntes no circuito da chave compensadora, primeiramente vamos considerar o diagrama unifilar do circuito de força abaixo.

Figura 2.12: Diagrama unifilar do circuito de força de uma chave compensadora.