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DESCREVE AS PRINCIPAIS CARACTERISTICAS DESSES MÉTODOS DE PARTIDA DE MOTES
Tipologia: Notas de estudo
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Curso de Eletrotécnica
Apostila de Automação Industrial
Elaborada pelo Professor M.Eng. Rodrigo Cardozo Fuentes
Prof. Rodrigo C. Fuentes Campus- UFSM – Prédio 5 Email: [email protected] Web-site: w3.ufsm.br/fuentes
MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO
7.1.2. Principio de Funcionamento:
O principio de funcionamento baseia-se na redução da tensão nos bornes do motor durante a partida. Através de um comando eletrônico microprocessado são acionados dispositivos semicondutores de potência que ajustam a tensão enviada ao estator do motor. Desta forma, consegue-se aliviar o acionamento dos altos conjugados de aceleração do motor de indução e proteger a rede elétrica das elevadas correntes de partida. Com a limitação do conjugado de aceleração praticamente elimina-se os trancos mecânicos, suavizando o movimento da carga a ser deslocada, e assim um desgaste menor de todas as partes mecânicas do conjunto motor/carga. Consequentemente, maiores intervalos entre manutenções, maior segurança operacional e menos tempo fora de operação. São fabricados modelos com interface RS 232, que permite a conexão em rede, com isso, a parametrização é feita com maior precisão através de um microcomputador. O software permite a inserção de até três conjuntos de parâmetros, isto é, três partidas diferentes. Estes parâmetros são gravados, sendo possível monitorar a partida via microcomputador, ou desconecta-lo, operando o aparelho diretamente.
7.1.3. Áreas de aplicação do SOFT-STARTER:
7.1.4. Outras características especiais:
7.1.5. Esquema elétrico simplificado:
Esquema Elétrico Interno Simplificado da Soft-Starter
7.1.6. Instalação:
Circuito básico para instalação da Soft-Starter
7.1.7. Tipos de parametrizações para Partidas e Paradas
Várias programações são possíveis tanto na partida como na parada:
Partida em rampa de tensão: Inicialmente é aplicada uma tensão Vi inferior a tensão da rede de alimentação. Esta tensão apresenta um limite mínimo inferior conforme o modelo do soft-starter e seu valor deve ser estabelecido conforme a característica de conjugado da carga. Inicia-se então uma rampa de tensão até que se atinja a tensão da rede de alimentação. O tempo de subida desta rampa é parametrizado no soft-starter de acordo com as características de conjugado da carga.
Soft Starter
Partida em rampa de tensão
Partida com Impulso de tensão: Aplica-se um impulso de tensão cujo nível e duração são parametrizáveis de acordo com a inércia de partida da carga. Quanto maior a inércia de partida mais amplo e duradouro deverá ser o impulso de tensão. Na seqüência de operação do soft-starter é então aplicada a rampa de tensão, conforme os parâmetros estabelecidos na partida em rampa.
Partida com impulso de tensão
Parada com rampa de tensão
Função "economia de energia": o motor operando com carga reduzida apresenta baixo fator de potência e redução no rendimento. Ativando-se a função economia de energia, o soft-starter otimiza o ponto de trabalho do motor, através da redução da tensão, minimizando as perdas por reativos, e fornecendo somente a potência ativa necessária para a manutenção da rotação nominal com carga parcial, ou seja, reduzindo perdas e elevando o fator de potência e rendimento.
7.1.8. Exemplos de Aplicações
Para a correta escolha do tipo de partida a ser empregado com o soft-starter deve-se considerar a característica de conjugado de carga do elemento que o motor elétrico está acionando. Cada carga apresenta um comportamento característico em função da rotação. Entretanto de um modo simplificado pode-se caracterizar a grande maioria dos conjugados de carga com relação a rotação como sendo funções:
Representação dos vários tipos de conjugados de carga em função da rotação
Conjugados de carga com comportamento linear:
Conjugados de carga com comportamento constante:
Se a tensão de partida for muito baixa, o motor permanecerá bloqueado até que a tensão atinja um nível em que o conjugado do motor seja superior ao conjugado resistente. Em um dispositivo de partida estrela-triângulo o acionamento só arrancaria após a comutação para triângulo, o que equivaleria a uma partida direta. Com as funções partida suave e parada suave, bem como, eventualmente, um impulso de partida ajustável no nível de tensão e na duração, o SOFT- STARTER é excepcionalmente adequado para dar partida e parar suavemente esteiras transportadoras, elevadores e escadas rolantes. O impulso de tensão para partida selecionado não pode ser muito alto, porque significaria uma partida direta e, com isso, fluiria a corrente de partida plena e o conjugado de aceleração máximo (tranco mecânico na carga). A tensão de partida não pode ser muito baixa , para que o motor não deixe de partir. Uma outra opção de partida adequada a este tipo de carga é a partida com limitação de corrente, onde é parametrizado o limite máximo de corrente permitido para a partida. O Soft-starter se encarregará de proporcionar a tensão suficiente ao motor desde que não ultrapasse o limite de corrente estabelecido.
7.2.2.2 Etapa intermediária ou Filtro Esta etapa é composta por capacitores eletrolíticos que tem como função principal de diminuir as ondulações na tensão que foi retificada pela etapa de entrada (retificadora) e de garantir o fornecimento de tensão CC a etapa seguinte (inversor). Além desta função, estes componentes também têm como objetivo a troca de potência reativa com o motor, ou seja, nos momentos em que o motor opera como “motor” ou como “gerador”, são os capacitores que fazem estas trocas de energia com o conversor.
Circuito de Potência Simplificado
7.2.2.3 Etapa de saída ou Inversor Nesta etapa a tensão contínua do barramento (tensão CC) é transformada em corrente alternada de freqüência variável. A partir de um nível de tensão continuo (barramento CC), os semicondutores que compõe o inversor, através de técnicas digitais ( PMW - modulação por largura de pulso ) conseguem chavear este sinal e através do controle do tempo de "ligamento e desligamento" dos semicondutores, fazer o valor médio deste variar, conseguindo assim, sintetizar (fabricar) a onda senoidal que será aplicada ao motor. Todo este processo é supervisionado e gerenciado por microcontroladores que juntamente com memórias conseguem fazer com que o processo se desenvolva dentro das características desejadas
Funcionamento do Inversor
Com isto determinamos uma área acima da freqüência nominal que chamamos “região de enfraquecimento de campo” ou seja, uma região onde o fluxo começa a decrescer e portanto, o torque também começa a diminuir. Assim a curva característica Torque x Rotação do motor acionado com conversor de freqüência pode ser colocada da seguinte maneira:
Pode-se notar então que o torque permanece constante até a freqüência nominal e acima desta começa a decrescer (conforme explicado anteriormente: “região de enfraquecimento de campo”). A potência de saída do conversor de freqüência segue a variação V/f, ou seja, cresce linearmente até a freqüência nominal e permanece constante acima desta.
Assim como precisamos saber como se comportam as características de torque e de potência ao longo das rotações do motor, quando este é acionado com conversor de freqüência, precisamos também estudar os tipos de torque resistentes e potências consumidas nas mais diversas aplicações pelas respectivas cargas. Cada maquina tem uma característica especifica de torque e potência. Como o motor de indução é uma máquina assíncrona auto-ventilada, com a redução de rotação, a ventilação já não é mais a mesma do que seria se estivesse nas suas condições nominais. Ensaios em laboratórios nos mostram que de 30 a 60Hz, ou seja de 50 a 100% da rotação nominal do motor a refrigeração ainda é eficiente (o motor suporta a pequena elevação de temperatura). Abaixo de 30Hz deve-se então ser feita uma analise do tipo de carga acionada para que se possa tirar conclusões a respeito do aquecimento do motor. Em uma carga cujo conjugado resistivo seja CONSTANTE, a redução de rotação não influenciará no conjugado requerido no motor e nos níveis de correntes de trabalho deste. Portanto o aquecimento em baixas rotações será inevitável com motor de indução normal (ex. esteira transportadora). Por outro lado, se a carga tiver características quadráticas de conjugado, em baixas rotações a exigência da carga também será baixa e as correntes do motor diminuirão também. Consequentemente o motor não aquecerá mesmo com ventilação reduzida (ex. bomba centrifuga, ventiladores). Lembramos ainda as limitações dos conversores usuais no que diz respeito a limites máximos de torque e corrente. Ao invés de obtermos com o motor em
