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Sumário
- Ligações do Motor Trifásico de Indução - 1.1. Ligação do motor de seis terminais - 1.2. Ligação do motor de nove terminais - 1.3. Ligação do motor de doze terminais
- Comandos Industriais Discretos
- 2.1. Diagramas Elétricos de Ligações
- 2.2. Tipos de Diagramas
- 2.3. Comandos Industriais Discretos para Motor de Indução - 2.3.1. Sistemas de Partida Direta - 2.3.1.1. Chaves de Partida Direta para Motor de Indução - 2.3.1.2. Chaves Magnética de Partida Direta Simples Monofásica - 2.3.1.3. Chaves Magnética de Partida Direta Simples Trifásica - 2.3.1.4. Chaves Magnética de Partida Direta com Reversão Simples e Instantânea - 2.3.2. Chaves Magnética de Partida Estrela-Triângulo - 2.3.2.1. Chaves Magnética de Partida Estrela-Triângulo com Reversão - 2.3.3. Chaves Magnética de Partida Compensada - 2.3.3.1. Chaves Magnética de Partida Compensada com Reversão - 2.3.4. Chaves Magnética Simples para Partidas Consecutivas - 2.3.5. Sistema de Regulação de Velocidade de Motores Assíncronos Trifásicos - 2.3.5.1. Variação da Velocidade em Função do Escorregamento - 2.3.5.1.1. Chave Magnética Simples para Partida por Aceleração Rotórica - 2.3.5.1.2. Chave Mag. Simples para Part. por Acel. Rotórica com Reversão - 2.3.5.2. Variação da Velocidade em Função da Variação do Número de Pólos - 2.3.5.2.1. Chave Magnética Simples para Duas Velocidades com Ligação Dahlander - 2.3.5.2.2. Chave Magnética para Duas Velocidades com Ligação Dahlander e Reversão - 2.3.6. Chave Magnética Simples para Frenagem por Corrente Retificada - 2.3.6.1. Chave Magnética com Reversão para Frenagem por Corrente Retificada
- 3.0. Referência Bibliográfica
Cap. 1
LIGAÇÃO DE MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO
1.18. Ligações dos Motores Trifásicos de Indução
Os motores trifásicos de indução com rotor em gaiola são fabricados de tal forma que possam funcionar com duas, três ou quatro tensões diferentes. Esta flexibilidade de ligações permite que um mesmo motor seja utilizado em localidades diferentes onde o nível de tensão da rede de alimentação tenha diferentes valores.
1.18.1. Ligação do motor de seis terminais: As duas formas de ligações mais usuais são em estrela ou triângulo
Estrela: Ao conectarmos os três grupos de bobinas em estrela, o motor pode ser ligado a uma linha com tensão igual a 3 × VF , sem que seja alterado a tensão no enrolamento por fase. Caso cada enrolamento funcione com uma tensão nominal de 220 volts a tensão de alimentação do motor seria 3 × 220 = 380 v Por sua vez, a intensidade de corrente em cada enrolamento será a mesma da linha.
1
4
L 1
3
6
L 3
5
2 L 2
Fig. 1.1- Ligação em estrela
1.18.2. Ligação do motor de nove terminais
Os motores de dupla tensão têm nove terminais para assegurar a mudança de tensão o mais rápida e simples possível. Este tipo de ligação possibilita ao motor funcionar com dois níveis de tensões. As tensões nominais mais comuns são 220/440v. Quando o motor é ligado em série é alimentado por 440v e ligado em paralelo, alimentado em 220v. O esquema mostrado nas figuras serve para ser ligado em outras duas tensões quaisquer, desde que uma seja dobro da outra, por exemplo, 230/460v.
Série-Paralelo:
1
4 7
L 1
3
6
9
L (^3)
5
2
8
L 2
Fig. 1.3- Ligação do motor para duas tensões: série
Fig. 1.4- Ligação do motor para duas tensões: paralelo
Série-Paralelo: Triângulo
1
4 7
3
6
9
L 1
L 3 (^85 ) L 2
Fig. 1.5- Ligação do motor para duas tensões: triângulo-série
1
4 7
10
L 1
3
6
12
9
L (^3)
5
2
8
11
L 2
Estrela-Série: Ligando-se as bobinas em série e os enrolamentos de cada fase em estrela, obtém-se esta conexão. Esta disposição permite que o motor seja ligado em 760v.
Fig. 1.7- Ligação estrela-série
Triângulo-Série: Ligando-se os meios enrolamentos em série e as fases em triângulo pode-se conectar o motor em uma tensão de 440v.
1
4 7
3 10
6
12
9
L 1
L 3 (^1185 ) L 2 Fig. 1.8- Ligação triângulo-série
Estrela-Paralelo: Nesta conexão as bobinas são ligadas em paralelo e as fases em estrela. Esta disposição permite que o motor seja ligado em 380v.
Fig. 1.9- Ligação estrela-paralelo
Triângulo-Paralelo: N ste tipo de ligação as bobinas estão em paralelo e os enrolamentos de cada fase em triângulo. Esta disposição possibilita ao motor ser ligado ao menor nível de tensão, ou seja, em 220v.
3
6
L L 2 3
10
2
8
1
4
7
L 1
5
9
11
12
Fig. 1.10- Ligação triângulo-paralelo
e) não são indicados circuitos de circulação de corrente.
Fig. 2.1- Diagrama multifilar
2.2.2. Diagrama Unifilar
É uma representação simplificada, geralmente unipolar das ligações onde mostra apenas os
símbolos dos componentes básicos do sistema que interessam a operação. Na figura 2.2 é mostrado este
diagrama.
Fig. 2.2- Diagrama unifilar
Tem como características: a) indica os componentes e sua localização que devem ser instalados. b) indica a quantidade de condutores.
c) é utilizado durante o processo de instalação de chave elétrica.
2.2.3. Diagrama Funcional
É o diagrama que representa o circuito de acordo com o sentido da circulação de corrente
elétrica através de condutores e componentes. Este diagrama por representar separadamente o circuito
principal, o circuito de comando e o circuito de sinalização e alarme, na seqüência, da esquerda para a
direita, torna-se de fácil interpretação, ou seja, de fácil leitura e fácil entendimento de sua função.
Tem como características: a) não é levada em consideração a posição construtiva e a conexão mecânica entre as partes. b) os circuitos de corrente devem ser representados através de linhas retas, livres de cruzamentos.
2.2.3.1. Circuito de Força ou Principal
Indica o caminho percorrido pela corrente elétrica absorvida pela carga durante o regime de
partida e durante o regime de trabalho. Veja sua representação mostrada na Figura 2.3.
Fig. 2.3- Circuito de força
corrente não venha a alterar as condições de alimentação de outros consumidores, pela maior queda de tensão causada na rede. Esta situação é satisfeita em uma das seguintes condições : a) A corrente nominal da rede é tão elevada que a corrente de partida do motor não é significante b) A corrente do motor é de baixo valor, porque sua potência é pequena. c) A partida do motor é feita sem carga (a vazio), o que reduz a duração da corrente de partida e, conseqüentemente os efeitos sobre o sistema de alimentação.
Fatores que impedem o uso da partida direta:
a) A potência do motor é superior ao máximo permitido pelas normas da concessionária local b) A partida do motor provoca o desligamento dos circuitos dos outros motores ou dos disjuntores primários
Efeitos causados num sistema pala partida direta de um motor à plena carga:
a) Ocasiona alta queda de tensão da rede devido à corrente de partida ou de pico no caso dos grandes motores, que deve ser limitada por imposição das concessionárias de energia elétrica. b) Provável cintilação das lâmpadas c) Redução no conjugado do motor durante a partida d) Sistema de proteção superdimensionado, ocasionando um alto custo, no caso de corrente de partida muito alta
2.3.1.1 Chaves de Partida Direta para Motores de Indução
Chaves de partida são dispositivos empregados para a ligação ou desligamento de motores elétricos. Neste método de partida podem ser empregados dispositivos como contatores, disjuntores, chaves interruptores. Podem ser empregadas também, chaves manuais e magnéticas. Entende-se por partida direta a ligação do motor à rede elétrica, de modo que, seja alimentado, de imediato, a toda tensão partindo-se com todo o conjugado de que é capaz. A norma da CEMAR, recomenda utilizar a ligação desta chave em motores de indução trifásicos de rotor em curto-circuito (ou em gaiola) ou síncrono, a uma rede secundária, a partir de um ramal de baixa tensão cuja potência seja inferior a 5 cv. O conjugado durante a partida é sempre superior ao conjugado nominal pra que possa vencer a inércia da carga acoplada ao eixo do motor e é máximo quando atingir aproximadamente 80% da velocidade nominal. Neste momento a corrente é consideravelmente reduzida. Este tipo de chave permite partidas de motores mesmos que estejam submetidos a plena carga, desde que a rede de alimentação ou transformador suporte o pico de corrente no momento da partida. Sua aplicação é particularmente a indicada para motores de pequena a média potência. Entretanto considerando-se que o conjugado de partida é de aproximadamente 1,5 o conjugado nominal, este procedimento é desaconselhável caso a partida seja lenta e progressiva, como por exemplo, em pontes rolantes, transportadores, etc. Se por acaso for necessário reduzir o pico de corrente sob tensão nominal, ou seja, reduzir o conjugado de partida de um motor de indução com rotor em gaiola, será necessário recorrer a um outro dispositivo que permita, durante um primeiro tempo, alimentação do estator do motor sob tensão reduzida. Entre estes métodos pode-se relacionar: a) Chave estrela-triângulo
b) Chave compensadora com auto-transformador de partida c) Resistência que baixam a tensão inicial d) Reatores que reduzem a tensão e) Motores de pólos múltiplos
Para uma dada velocidade, a corrente no enrolamento do motor é reduzida proporcionalmente a tensão e o conjugado proporcionalmente ao quadrado da tensão.
2.3.1.2. Chave Magnética de Partida Direta Simples Monofásica
a) b)
Fig.2.5- Diagrama da chave de partida direta simples monofásica: a) circuito de força, b) circuito de comando.
Seqüência Operacional:
Ligação: Pulsando-se o botão de comando b1 , a bobina do contator c será energizada. Esta ação faz fechar o contato de selo de c, que manterá a bobina energizada; os contatos principais serão fechados, e o motor monofásico entra em funcionamento. Interrupção: Pulsando-se o botão b0 , este se abrirá, eliminando a alimentação da bobina, que provocará a abertura do contato de selo c e, conseqüentemente dos contatos principais, e o motor monofásico é desligado. Interrupção por proteção: Caso ocorra uma sobrecorrente (curto-circuito) os fusíveis irão interromper os circuitos desligando o motor e protegendo-o. Caso ocorra uma sobrecarga no
2.3.1.4. Chave Magnética de Partida Direta com Reversão Simples e Instantânea
O objetivo desta chave é realizar a reversão do sentido de rotação de um motor de indução trifásico. Seu principio de funcionamento baseia-se na inversão de duas de suas fases de alimentação. Por exemplo, R-1, S-2, T-3 para S-1, R-2, T-3. Esta tarefa pode ser realizada por dois contatores comandados por dois botões conjugados. A seguir citam-se algumas de suas aplicações mais importantes: tornos mecânicos, pontes rolantes, guinchos, elevadores, fresadoras, talhas elétricas, esteiras transportadoras, etc.
Fig. 2.7. Circuito de força
a) b)
Fig.2.8. Circuito de comando: a) reversão simples, b) reversão instantânea.
Seqüência Operacional da reversão simples:
Ligação: Pulsando-se o botão de comando b 1 , a bobina do contator c será acionada e fecha seu contato de selo; o motor trifásico dá partida e permanece no estado ligado. Interrupção: Pulsando-se o botão b 0 , este se abrirá, abre o contator c ; o motor trifásico é desligado. Interrupção por proteção: Os fusíveis abrirão o circuito e desligarão o motor quando ocorrer um curto-circuito. Já o relé de sobrecarga abrirá o seu contato NF e desligará todo o circuito, protegendo o motor contra aquecimento excessivo.
Seqüência Operacional da reversão instantânea:
Ligação: Pulsando-se o botão de comando b 1 , a bobina do contator c será acionada e fecha seu contato de selo; o motor trifásico dá partida e permanece no estado ligado. Interrupção: Pulsando-se o botão b 0 , este se abrirá, abre o contator c ; o motor trifásico é desligado. Interrupção por proteção: Os fusíveis abrirão o circuito e desligarão o motor quando ocorrer um curto-circuito. Já o relé de sobrecarga abrirá o seu contato NF e desligará todo o circuito, protegendo o motor contra aquecimento excessivo.
devam ter suas potências nominais situadas entre 5 CV a 15 CV para serem ligados a uma rede secundária, a partir de um ramal em baixa tensão.
O funcionamento dessa chave consiste, de início, em ligarmos o estator do motor em estrela, e após um tempo de aproximadamente 3 a 25 segundos( tempo suficiente para que o motor atinja 90% da rotação nominal), mudamos a ligação para triângulo através de um temporizador, automaticamente. A corrente e o conjugado, em estrela, ficam reduzidos a 33% do valor que teriam na partida direta em triângulo. Por isso, devem-se utilizar motores com curva de conjugado elevado.
O conjugado resistente da carga não deve ultrapassar o conjugado de partida do motor, nem a corrente, no instante de comutação, deve atingir valores muito elevados, sob pena de se tornarem inaceitáveis.
Uma comutação prematura (velocidade do motor ainda baixa), ou uma pausa muita longa de comutação, causa uma diminuição excessiva da velocidade e leva a um pico de corrente elevado na comutação. Já uma pausa muito curta de comutação pode fazer surgir uma corrente de curto-circuito sobre o arco voltaico ainda não extinto na ligação estrela. Sendo assim, não ofereceria nenhuma vantagem e seria prejudicial aos contatos do contator e à rede elétrica.
Vantagens:
- custo reduzido;
- elevado número de manobras;
- por ter dimensões reduzidas, ocupa pouco espaço;
- a corrente de partida reduzida a 1/3 da corrente nominal.
Desvantagens:
- aplicação específica a motores com dupla tensão nominal e que tenha disponibilidade de seis bornes;
- a tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor;
- o conjugado de partida é reduzido a 1/3 do nominal;
- a comutação de Y para ∆ deve ocorrer a 90% da rotação nominal, para que a corrente de pico não atinja valores elevados, próximos, portanto, da corrente de partida a plena tensão.
Restrições na Aplicação :
Embora bastante empregada em acionamentos de motores aéreos por apresentar custo reduzido, elevado número de manobras e ocupar reduzido espaço, na partida de bombas submersas ela é pouco aplicada devido à longa distância entre a carga ao painel, exigindo o dobro da quantidade de condutores de alimentação que geralmente é empregado em outro tipo de acionamento.
Fig. 2.9. Circuito de força.
Fig.2.10. Circuito de comando.
