Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
dimensionamento de partidas direta, estrela-triangulo, soft-starter e inversor de frequencia.
Tipologia: Notas de estudo
1 / 32
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS PATO BRANCO ENGENHARIA ELÉTRICA ACIONAMENTOS ELÉTRICOS
RELATÓRIO APS3:
Acadêmico: SIDNEI PEREIRA
Professor: ANGELO ALFREDO HAFNER
PATO BRANCO - PR NOVEMBRO DE 2011
Quando um motor é ligado, a corrente elétrica exigida por ele, da rede, é muito superior a sua corrente nominal. Essa corrente só retorna para o seu valor nominal quando o mesmo atinge a velocidade nominal, pois a corrente é diretamente proporcional ao escorregamento. Isto pode provocar queda de tensão e afetar o funcionamento de outras cargas. As vezes, esta queda de tensão chega a ser perceptível nos aparelhos de iluminação. Para evitar estes inconvenientes, os regulamentos de instalações de algumas concessionárias proíbem, acima de uma determinada potência, a utilização de motores com partida direta ou impõem limites a relação entre a corrente de partida e a corrente nominal (MORAES, 2011). Como as características dos motores são determinadas pelo fabricante e não podem ser alteradas, resta para os diversos tipos de partida fazer variar a tensão nos terminais do estator a fim de reduzir a corrente de partida. Nos motores com frequência constante, a redução do pico de corrente é acompanhada automaticamente de uma forte redução do conjugado. Esta Atividade Prática Supervisionada (APS) se propõem a projetar e especificar os componentes para partida elétrica motores. Serão projetados circuitos para partidas do tipo Direta, Estrela-Triângulo, com Soft-Stater e com Inversor de Frequência. Adicionalmente também serão desenhados os diagramas dos circuitos de força e de comando para os diferentes tipos de partidas, bem como um desenho representativo da disposição física dos componentes para montagem dos painéis. Para isto foram retirados alguns dados do catalogo de motores da WEG, referente a um motor de 15CV que será usado como referencia para os projetos de partida direta e estrela-triângulo e dados de um motor de 50CV usado na partida com soft-starter e com inversor de frequência. A Figura 1 mostra um motor WEG da linha W22 Premium a ser acionado e na sequência os dados para motores desta linha com potencia de 15CV e de 50CV.
Para o desenho dos diagramas de força e comando será utilizado o software CADe_SIMU versão 1.0 e para o desenho dos painéis o Bentley MicroStation V8i.
Figura 1: Motor elétrico WEG, linha W22 Premium Fonte: (WEG S.A., 2011) Características do motor M1: Potência:15 CV Pólos: 4 Frequência: 60 Hz Conjugado: 59,74 Nm Tensão: 220 V / 380 V Carcaça: 132M/L RPM: 1760 In: 37,6 A / 21,8 A Rendimento (a 100% de carga): 92, F.P. (a 100% de carga): 0, Isolamento: F Ip / In: 8, Tempo máximo com rotor bloqueado: 8s
Características do motor M2: Potência:50 CV Pólos: 4 Frequência: 60 Hz Conjugado: 199,1 Nm Tensão: 220V / 380 V Carcaça: 200L RPM: 1775 In: 122 A / 70,39 A Rendimento (a 100% de carga): 94,6 % F.P. (a 100% de carga): 0, Isolamento: F Ip / In: 6, Tempo máximo com rotor bloqueado: 20s
Os dispositivos do circuito de força devem ser dimensionados para suprir a corrente nominal do motor bem como proteger de forma adequada quanto a possíveis curto-circuitos ou sobrecarga (MORAES, 2011).
2.2.1 Fusíveis F
Com base na corrente nominal do catalogo do motor e a relação corrente nominal por corrente de partida tem-se, pela Equação (1), que a corrente na partida é de:
( 1 )
A partir desta corrente e considerando a duração máxima desta corrente como 80% do tempo máximo de rotor bloqueado suportado pelo motor, conforme o catalogo do fabricante. Tempo máximo de rotor bloqueado de acordo com o catalogo WEG = 13s (WEG S.A., 2011). Tempo de partida considerado conforme Equação (2):
( 2 ) Consultando a curva de especificação Tempo x Corrente para fusíveis tipo NH da WEG, como segue:
Figura 3: Curva de especificação de fusíveis tipo NH da WEG. Fonte: (WEG S.A., 2011)
Fusível escolhido: tipo NH de 50A. Lembrando que as condições da Equação (3) devem ser atendidas:
( 3 )
Tabela 1: Lista de fusíveis do catalogo do fabricante. Fonte: (WEG S.A., 2011)
2.2.2 Contator K
O dimensionamento do contator considera inicialmente a corrente nominal do motor conforme a Equação (4) ( 4 )
e para ser protegido pelo fusível deve respeitar a relação de , considerando a corrente para regime AC1 do contator ou o
fusível máximo especificado para o contator no catalogo. Desta forma o contator WEG adequado é o CWM25.10.24: Contator tripolar, com um bloco de contato auxiliar tipo NA (BCXMF10) e bobina alimentada em 24Vcc.
Figura 4: Imagem do contator CWM25 e contato auxiliar tipo NA. Fonte: (WEG S.A., 2011)
A Figura 7 mostra o desenho com a representação da disposição física dos componentes para montagem do painel elétrico.
Figura 7: Desenho do painel elétrico para partida direta. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software Bentley MicroStation V8i.
Consiste em partir o motor ligando os enrolamentos em estrela à tensão da rede, o que é o mesmo que dividir a tensão nominal do motor em
estrela por. A corrente de partida é diminuída de 3 vezes. Uma vez que o conjugado de partida é proporcional ao quadrado da tensão de alimentação, este também é reduzido a 1/3 do nominal. A velocidade do motor estabiliza quando os conjugados motor e resistente se equilibram, geralmente entre 75 e 85% da velocidade nominal. Os enrolamentos são então ligados em triângulo e o motor recupera as suas características nominais. A passagem da ligação estrela para a ligação triângulo é controlada por um temporizador. O fechamento do contator triângulo se dá com um atraso após a abertura do contator estrela, o que evita um curto-circuito entre fases, uma vez que os dois contatores não podem ficar fechados simultaneamente. A corrente que atravessa os enrolamentos é interrompida pela abertura do contator estrela e volta a se estabelecer quando o contator triângulo fecha (ALVES NETO, 2004). A partida estrela-triângulo é indicada para as máquinas que partem a vazio, caso contrário a velocidade nominal não será atingida devido ao torque ser reduzido na partida.
Segue na Figura 8 o projeto dos diagramas de força e comando, respectivamente, para acionar o motor de 15 CV com partida estrela-triângulo.
3.2.1 Fusíveis F
Com base na corrente nominal do catalogo do motor e a relação corrente nominal por corrente de partida tem-se que a corrente na partida é dada pela Equação (5):
( 5 )
Na partida estrela-triângulo a corrente de partida é reduzida a da
corrente de partida direta. Então pela Equação (6):
( 6 )
A partir desta corrente e considerando a duração máxima como 80% do tempo máximo de rotor bloqueado suportado pelo motor, que de acordo com o catalogo WEG é igual 13s (WEG S.A., 2011), temos o tempo de partida dado pela Equação (7). ( 7 )
Consultando a curva de especificação Tempo x Corrente para fusíveis tipo NH da WEG da Figura 9
Figura 9: Curva de especificação para fusíveis tipo NH da WEG Fonte: (WEG S.A., 2011)
Pela Figura 9 o fusível escolhido é 25A Porém as condições da Equação (8) não foram atendidas.
( 8 )
Para atender a condição acima é escolhido o próximo fusível do gráfico, ou seja 35A. Fusivel escolhido: tipo NH de 35A. São assim também atendidas as condições da Equação (9) abaixo:
( 9 )
Tabela 2: Lista de fusíveis do catalogo do fabricante. Fonte: (WEG S.A., 2011)
3.2.2 Contator K1 e K2 (conectados dentro da ligação Δ)
O dimensionamento do contator considera inicialmente a corrente nominal do motor conforme Equação (10).
( 10 )
Como os contatores K1 e K2 estão conectados dentro da ligação Δ,
a corrente por eles é reduzida por da corrente nominal. Então conforme a Equação (11):
( 11 )
E para ser protegido pelo fusível deve respeitar a relação de , considerando a corrente para regime AC1 do contator ou o
fusível máximo especificado para o contator no catalogo. Desta forma o contator WEG adequado é o CWM9. K3: CWM09.11.24 Contator tripolar, com um bloco de contato auxiliar tipo 1NA e 1NF (BCXML11) e bobina alimentada em 24Vcc.
Figura 11: Imagem do contator WEG CWM09 e bloco de contato auxiliar. Fonte: (WEG S.A., 2011)
3.2.4 Rele térmico de sobrecarga RT
O rele de sobrecarga adequado para o contator CWM18 e que tenha a corrente nominal no contator K1 dentro de sua faixa de ajuste é o: RW27- 1D3-U
Figura 12: Imagem do rele térmico WEG RW27. Fonte: (WEG S.A., 2011)
3.2.5 Temporizador T
Consultando o catalogo WEG tem-se o temporizador especifico para partida estrela-triângulo RTW-ET-02-U010S-E26: Rele temporizador para partida estrela triangulo, com dois contatos NAF, temporização de 1s a 10s, e alimentado em 24Vcc. A Figura 13 mostra a imagem deste rele temporizador.
Figura 13: Imagem do rele temporizador para partida estrela-triângulo RTW. Fonte: (WEG S.A., 2011)
3.2.6 Botoeiras S1 e S
As duas botoeiras S1 e S2 podem ser reduzidas a um único elemento de comando com um contato de pulso NA e outro NF, como mostra a Figura 14.
Figura 14: Imagem da Botoeiras NA e NF especificada. Fonte: (WEG S.A., 2011)
Soft-Starters são chaves de partida estática, destinadas ao acionamento de motores de indução trifásicos, que permitem obter partidas e paradas suaves. A alimentação do motor , quando colocado em funcionamento, é feita por aumento progressivo da tensão (rampa de tensão), o que permite uma redução do pico de corrente. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores, e motores de elevada potência cuja aplicação não exija a variação de velocidade durante o funcionamento normal e nem alto valor de torque inicial. Para que a partida do motor ocorra de modo suave, o usuário deve parametrizar a tensão inicial de partida (Vp) de modo que ela assuma o menor valor possível suficiente para iniciar o movimento da carga. A partir daí, a tensão sobe linearmente segundo um tempo também parametrizado (tr) até atingir o valor nominal. O incremento linear do ângulo de condução dos tiristores resulta em aumento suave da tensão no estator do motor. Com o crescimento da tensão, aumenta também o torque, até que vencido o conjugado da carga, o motor inicia o movimento de seu eixo, sendo, a partir desse ponto, limitada a corrente de partida máxima permissível. (LENZ, 2011). As principais características que uma boa chave soft-starter deve ter são funções de: proteção, sinalização e ajustes. Essas funções e características são bastante desejáveis e estão presentes, num grau maior ou menor, em todas chaves produzidas industrialmente.
Segue na Figura 16 o projeto dos diagramas de força e comando, respectivamente, para acionar um motor de 50HP (M1) e um motor de 15HP (M2) através de soft-starter.
Figura 16: Diagrama de força e comando da partida com soft-starter. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software CADe_SIMU versão 1.0.
Lista de componentes: M1: Motor 50CV / 380 V / 4 polos; M2: Motor 15CV / 380 V / 4 polos; SS: Soft-starter para partida dos motores com rampa de tensão; RT1 e RT2: Rele térmico para proteção contra sobrecarga; Ks1 e Ks2: Contator trifásico para acionamento do motor pela Soft- Starter; Km1 e Km2: Contator trifásico para conexão dos motores diretamente a rede após a partida pela Soft-Starter; F1: fusíveis ultra-rápidos para proteção da Soft-Starter; F2 e F3: fusíveis retardados para proteção dos motores contra curto- circuito; S1 e S3: Botoeira de pulso com contato NA para comando Ligar S2 e S4: Botoeira de pulso com contato NF para comando Desligar T1 e T2: Temporizadores para manter os dois contatores (da soft- starter e da rede) fechados simultaneamente por alguns instantes; RL1: Contato de saída digital da soft-starter usado para indicar o final da rampa de aceleração e by-passar a soft-starter. Obs.: Usado intertravamento com contatos NF dos contatores para impedir o acionamento simultâneo dos dois motores pela soft-starter.
