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ACIONAMENTOS ELÉTRICOSACIONAMENTOS ELÉTRICOS
PARTIDA DE MOTORESPARTIDA DE MOTORES
ELÉTRICOSELÉTRICOS
Au to r ( a ) : D r. Ed e r s o n Pa u l o Vo g e l
R ev i s o r : A n a C a m i l a F. M a m e d e
Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 10 minutos.
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Introdução
Olá, estudante! Tudo bem?
Iniciaremos a nossa jornada demonstrando o que é e como funciona uma
partida de motores elétricos. Para isso, você verá o que são, como funcionam e
como são utilizados os motores com diferentes partidas das máquinas
elétricas. Serão abordadas as chaves de partida direta e de partida indireta,
descrevendo os conceitos de utilização das chaves de partidas do tipo estrela-
triângulo, partida com chave compensadora (utilização de autotransformador) e
partida com soft-starter. Os resultados da aplicação desses tipos de sistemas
para acionamento de motores elétricos também serão apresentados neste
conteúdo, com abordagem do efeito da aplicação de controle.
Bons estudos!
Chaves de partida
direta
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Um dos momentos mais importantes e críticos de um sistema de acionamento
de um motor elétrico é a sua partida. Observa-se que, nesse instante, há uma
necessidade de corrente elétrica muito superior à de sua normalidade de
operação. Esse fator se deve, principalmente, à mudança de um estado de
inércia do motor (FRANCHI, 2013).
Quando relacionado a corrente elétrica de partida com a velocidade angular do
motor, é possível observar o fenômeno de que, na partida, temos uma corrente
máxima em uma velocidade do motor praticamente nula. O valor apresentado
para essa corrente elétrica se manterá até que a velocidade de trabalho do
motor seja a nominal. O efeito é demonstrado no grá�co da Figura 2.1:
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Figura 2.1 – Relação entre corrente de partida e velocidade angular do motor.
Fonte: Franchi (2013, p. 154).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um grá�co que apresenta no eixo x os valores de
velocidade angular e no eixo y os valores de corrente de partida. No eixo x, na sua
extremidade ao lado direito, temos a letra N. Um pouco antes, duas setas indicando
N e N . No eixo y, em sua extremidade na parte superior, temos I . De onde se
encontram os eixos x e y, um pouco mais acima de seu cruzamento, no eixo y, temos
I e I . De I , sai uma linha tracejada, a qual vai até N , localizado no eixo x. De I , sai
outra linha tracejada, a qual vai até N , também no eixo x. Do ponto I , no eixo y, sai
uma linha com o traço mais espesso, que descreve que, no decorrer do aumento da
velocidade de partida de um motor, a corrente elétrica é reduzida. Essa linha sai
desse ponto e, em curva e sentido para baixo, vai até o eixo x, no ponto N .
Dessa forma, deduz-se que a corrente elétrica consumida por um motor é a
função da tensão aplicada. Diante disso, a função das chaves de partida das
máquinas elétricas é a redução de tensão elétrica no decorrer da partida e,
posteriormente, a aplicação da tensão nominal no momento da estabilidade de
operação de trabalho (velocidade nominal).
Segundo Chapman (2013), essencialmente, todas as máquinas elétricas giram
em torno do seu eixo. Com essa natureza, o movimento rotacional é um
n s partida
m n m n n
s rb
s
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elemento básico para ser entendido, abordando os conceitos de distância,
velocidade, aceleração, lei de Newton e potência. Para entendimento do
supracitado, vamos rever o conceito de velocidade angular:
 Velocidade angular : é a taxa de variação da posição angular em relação
ao tempo, sendo positiva no sentido anti-horário, cuja velocidade angular é
o análogo rotacional do conceito de velocidade em uma reta. Dessa forma,
a velocidade angular é de�nida como a taxa de variação do
deslocamento angular em relação ao tempo, conforme equação a seguir:
                                         (2.1)
Sendo a posição angular dada em radianos, a velocidade angular será
dada em .
Se tratando de velocidade do eixo de um motor, além da utilização de
, também são frequentemente utilizadas unidades de rotação por
segundo ( ) ou, até mesmo, rotações por minuto ( ). Sendo assim,
salientado por Chapman (2013), as medidas de velocidade do eixo estão
relacionadas conforme as equações a seguir:
                                         (2.2)
                                         (2.3)
Onde:
: velocidade angular, expressa em rotações/revoluções por minuto
( ).
: velocidade angular, expressa em rotações/revoluções por
segundo ( ).
: velocidade angular, expressa em radianos por segundo ( ).
ω
ω
θ
ω = dθ
dt
rad/s
rad/s
rps rpm
= 60nm fm
=fm
ωm
2π
nm
rpm
fm
rps
 ω m rad/s
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As correntes de partida, segundo Mohan (2015), são principalmente limitadas
pelas indutâncias de dispersão do estator e rotor, e podem ser de 6 a 8 vezes a
corrente nominal do motor. Na partida, a velocidade do rotor é zero, e por
isso a velocidade de escorregamento é igual à velocidade síncrona .
Dessa forma, se faz necessária a aplicação de tensões com baixa frequência,
limitando e mitigando altas correntes de partida, objetivo principal da partida de
motores elétricos.
Essencialmente, quando um motor é energizado, este equipamento funciona
como um transformador com o seu secundário em curto-circuito, o qual exige
da rede de distribuição de energia elétrica uma corrente muito superior que a
nominal de operação. É importante salientar que correntes de partida elevadas
causam uma série de inconvenientes, tais como o superdimensionamento de
condutores de alimentação, ocorrências momentâneas de queda do fator de
potência, elevação da temperatura dos motores, entre outros demais fatores.
Dado esse contexto, observa-se que há a necessidade de compreensão sobre
as técnicas de acionamento empregadas nos motores elétricos rotativos,
segundo Miyamoto (2020). Na ausência de qualquer elemento de controle de
velocidade, os motores operam com velocidade constante. Portanto, são
de�nidas que partidas diretas e indiretas são métodos que não possuem
elementos de controle de velocidade nessas máquinas.
Um dos instantes mais críticos é a partida de motores elétricos, pois
nesse momento, os motores solicitam uma corrente muito maior do
que em serviço contínuo, devido à mudança de um estado de inércia
do motor. A isso chamamos de pico de corrente. No instante da
partida, essa corrente costuma variar na faixa de seis a oito vezes a
corrente nominal do motor. A amplitude e o tempo do pico da corrente
inicial dependem das condições de partida. Se for uma partida sob
carga, o pico será maior do que se for em vazio. Pode-se chegar até
dez vezes do valor nominal. Essa alta corrente pode até disparar os
dispositivos de proteção dos circuitos e comandos. Além disso,
sobrecarrega a rede alimentadora de uma forma prejudicial (FRANCHI,
2013, p. 154).
ωm
ωesco ωsin
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No que tange ao tipo de partida de motores, vamos descrever como são
caracterizadas as partidas diretas dos motores elétricos de indução:
A partida direta é uma maneira de acionamento simplesde uma máquina
elétrica de indução. Esse tipo de motor de indução trifásico consiste na ligação
das três fases diretamente ao motor, o que resulta em um pico de corrente. Essa
técnica deve ser executada sempre que possível; porém, por determinação da
concessionária de distribuição de energia elétrica, só podem ser acionados
motores abaixo de 10 CV de potência em instalações industriais (FRANCHI,
2013).
No caso, essa partida direta nos motores deve ser utilizada nas seguintes
situações:
baixa potência do motor, limitando as perturbações originadas pelo pico de
corrente elétrica;
quando a máquina movimentada não necessita de uma aceleração
progressiva e está equipada com dispositivo mecânico redutor, evitando
uma rápida partida desta;
quando o conjugado de partida for elevado.
Portanto, a partida direta possui vantagens e desvantagens, segundo Franchi
(2013), conforme descrição a seguir:
Vantagens:
• simplicidade de construção e projetos deste tipo de equipamento;
• conjugado elevado de partida;
• velocidade elevada de partida;
• baixo custo.
Desvantagens:
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• expressiva queda de tensão elétrica na rede de distribuição de energia
elétrica da concessionária, gerando interferências nos equipamentos
conectadas;
• necessidade de superdimensionar os sistemas e cabos de acionamentos,
o que gera uma elevação no custo do sistema como um todo;
• limitações nos valores de queda de tensão, conforme normativas
técnicas da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) para as
concessionárias de energia elétrica.
Na Figura 2.2 a seguir são ilustrados o diagrama de comando com o diagrama
de força da chave de partida direta:
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Figura 2.2 – Diagramas de força e de comando de uma partida direta.
Fonte: Franchi (2013, p. 157).
#PraCegoVer: a imagem ilustra, à esquerda, um diagrama de força de uma chave de
partida direta de um motor de indução. Chaves do tipo normalmente abertas (NA) e
normalmente fechadas (NF) são apresentadas para representação do �uxo do
diagrama, que está conectado na rede de energia elétrica. Há, de cima para baixo, a
letra L, da qual segue uma linha reta e direcionada para a direita, que logo muda seu
curso para baixo, onde há o número 95, a porta FT1 e logo depois, o número 96.
Seguindo, temos a porta S0, e, logo abaixo, a linha muda seu curso, direcionando à
direita. Logo mais, muda o curso novamente, direcionando para baixo, onde temos o
número 13, seguido de uma porta K1 e do número 14. Seguindo, para baixo, a linha é
interrompida por um círculo com um X em seu interior. Um pouco mais abaixo, muda
seu curso novamente, voltando-se para a esquerda. Seguindo, ela �naliza em N. Um
pouco antes de �nalizar, dela sai outra linha, em direção voltada para cima, onde é
cortada por um pequeno retângulo horizontal e �no, K1. Dele, a linha segue,
�nalizando na porta S1. À direita, a imagem de uma simpli�cação do comando de
uma partida direta. Nesta, as três fases são apresentadas (L1, L2 e L3), conectadas
a um sistema de proteção e fusíveis, posteriormente, ligados ao motor trifásico. De
baixo para cima, há um círculo, onde, em seu interior, temos M e ~3. Desse círculo,
saem três linhas. A primeira, à esquerda, chega a um retângulo FTI e segue seu
curso, até L1. A segunda, do meio, também sai do círculo e chega ao retângulo FTI,
seguindo seu curso, até L2. E, a terceira e última, à direita, também sai do círculo e
chega ao retângulo FTI, seguindo seu curso, até L3. No trecho que compreende as
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linhas que passam pelo retângulo FTI, indo em direção a L1, L2 e L3, quase em suas
extremidades superiores, temos retângulos verticais sobre elas, denominados F1, 2,
3. Entre o retângulo FTI e os retângulos que se encontram sobre as linhas, F1, 2, 3,
temos uma linha tracejada, que se sobrepõe às linhas L1, L2 e L3, e, na ponta direita
da linha tracejada, temos um retângulo horizontal, cuja borda vertical direita está em
branco, como se estivesse aberto, e, no centro, verticalmente, há uma linha pequena,
que o corta.
Portanto, chamamos de partida direta a ação de ligar as bobinas do motor na
fonte de corrente elétrica alternada, realizada de forma que possa garantir a
segurança do sistema através dos comandos elétricos.
No diagrama de força ilustrado à esquerda da Figura 2.2, as três fases
L1, L2 e L3 são protegidas por um fusível por fase (F1, F2, F3), sendo
ligadas então ao contator K1, que está diretamente acoplado ao relé
térmico FT 1, que interliga os cabos até o motor. Na representação do
diagrama de comando, à direita, há uma alimentação (L-N) e a energia
vem através dessa fase que está protegida por um fusível e, logo
abaixo, está representado um contato do relé térmico (95/96-FT1) que
interrompe o circuito no caso de uma falha (FRANCHI, 2013, p. 156).
Dessa forma, pode-se descrever que o circuito funciona da seguinte maneira:
pressionando o botão de impulso S1, ocorre a energização da bobina do
contator K1, fechando o contator 13/14 – K1, selando o contator K1 com o
contator fechado. A alimentação do motor com as três fases ocorre em paralelo
com o contator 13/14 K1, havendo a existência de sinalização (H1) e indicando
o fechamento do contator. Pressionado o botão de impulso S0, o circuito da
bobina do contator K1 é desligado e desenergizado.
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Fonte: kostiuchenko /
123RF.
Alguns componentes elétricos utilizados no comando do acionamento de
motores de indução são indispensáveis no planejamento estrutural de um
sistema. Um exemplo disso é o relé térmico, cuja função é de proteger o
equipamento motor de uma sobrecorrente, mitigando o superaquecimento da
carga.
Motor elétrico trifásico
A vida útil de um motor elétrico de indução trifásico, principalmente de utilização na indústria, é
fundamental para o planejamento �nanceiro da empresa a curto, médio e longo prazo. Quando se
trata de uma partida direta, ou seja, com conexão do motor diretamente na rede de distribuição de
energia elétrica, o fator de custo inicial é inferior em comparação às outras chaves de partida. Além
do investimento reduzido, o alto torque na partida do motor com esse tipo de chave se torna uma
vantagem essencial para a aplicação deste método.
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O relé de sobrecarga pode ser de�nido como um dispositivo de
proteção cuja operação é baseada em um método indireto de
detecção de sobrecarga em motores, em que é criado um modelo
térmico do motor a ser protegido por um elemento térmico. Um relé
térmico tripolar tem três bimetálicos, sendo cada um deles constituído
por dois metais unidos por laminação com diferentes coe�cientes de
dilatação e um enrolamento de aquecimento em volta de cada
bimetálico. Cada um dos enrolamentos de aquecimento está ligado
em série com uma das fases do motor. O aquecimento dos
enrolamentos provoca uma deformação nos bimetálicos (FRANCHI,
2013, p. 128).
Segundo Franchi (2013), a sobrecarga é um defeito que se produz mais
frequentemente nas máquinas, que pode ser de�nida como “uma situação que
leva a um superaquecimento por perda de Joule, que os materiais utilizados
somente suportam até um determinado valor e por tempo limitado”.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
A partida direta é um procedimento para acionar motores de corrente
alternada diretamente na rede elétrica de distribuição de energia, semintermediários. Uma das principais vantagens da utilização de uma partida
direta em um motor é a velocidade com que ele opera muito pouco tempo
após o início do seu funcionamento. No entanto, esse fator faz com que sejam
limitadas algumas características da carga a qual o eixo do motor esteja
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acoplado. Portanto, como é realizada a conexão de uma partida do motor com
a rede de energia elétrica, no diagrama de comando?
PETRUZELLA, F. D. Motores elétricos e acionamentos. Porto Alegre:
Bookman, 2013.
Assinale a alternativa correta:
a) No diagrama de comando há uma alimentação (fase-fase). Essas
fases são protegidas por um fusível por fase em cada fase e, na
sequência, conecta a um contator, responsável por interromper o
circuito no caso de uma falha de sobrecarga. Posteriormente, ocorre a
conexão com o motor.
b) No diagrama de comando há uma alimentação (duas fases e um
neutro). As fases são protegidas por um fusível tipo e o neutro,
conectado diretamente no motor; na sequência, conecta a um contator,
responsável por interromper o circuito no caso de uma falha de
sobrecarga. Posteriormente, ocorre a conexão das fases com o motor.
c) No diagrama de comando há uma alimentação (fase-fase). As fases
são conectadas diretamente no motor; na sequência, em uma ligação
em paralelo, conecta-se um fusível, responsável por interromper o
circuito no caso de uma falha de sobrecarga. Posteriormente, ocorre a
conexão das fases com os contatores individualmente para cada fase.
d) No diagrama de comando há uma alimentação (fase-fase). As fases
são conectadas em um sistema eletrônico, chamado de circuito
integrado, responsável pelo monitoramento do motor; na sequência,
conecta a um contator, responsável por interromper o circuito no caso
de uma falha de sobrecarga. Posteriormente, ocorre a conexão com o
motor.
e) No diagrama de comando há uma alimentação (fase-fase). As fases
são conectadas em um sistema eletrônico SCRs, responsável pela
partida do motor; na sequência, conecta a um fusível, responsável no
caso de uma falha de sobrecarga. Posteriormente, ocorre a conexão
com o motor.
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Partidas indiretas são técnicas utilizadas de modo a mitigar os elevados valores
de corrente de partida em máquinas elétricas rotativas. Entre os mais usuais,
podemos citar a partida estrela-triângulo, realizada através de chave
compensadora e partidas eletrônicas (soft-starters e inversores de frequência)
(MIYAMOTO, 2020, p. 08).
Este tipo de partida de um motor elétrico é um método diferente da partida
direta de um equipamento, cujo objetivo é reduzir o pico de corrente elétrica no
acionamento, sendo realizado através da ligação do motor de modo a limitar
essa corrente no início até que o motor saia da inércia. Na sequência, ocorre a
alteração da ligação das bobinas com comandos elétricos, resultando na
passagem da corrente elétrica total no motor, fazendo com que desenvolva a
rotação nominal.
Dessa forma, torna-se importante descrever que, no sistema que utiliza uma
partida indireta, o objetivo principal será a redução da corrente elétrica desta
partida e, para isso, considera-se a redução da tensão elétrica no motor elétrico
trifásico. Sendo assim, vamos estudar estes três tipos de partidas indiretas,
começando com a partida estrela-triângulo.
Chaves de partida
estrela-triângulo
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As técnicas de partidas indiretas buscam mitigar os efeitos da corrente
transitória, segundo Franchi (2013). A partida estrela-triângulo é capaz de uma
redução de até da corrente elétrica de partida; posteriormente, a
comutação entre os fechamentos das bobinas de um motor. Sendo assim, a
tensão da rede elétrica será a mesma da tensão da ligação triângulo do motor.
Caso contrário, há a necessidade de adoção de outra técnica.
Na Figura 2.3 é representado o diagrama de ligação de comando e de força de
uma chave de partida estrela-triângulo:
2/3
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Figura 2.3 – Diagrama de ligação da chave de partida estrela-triângulo.
Fonte: Franchi (2013, p. 161).
#PraCegoVer: a imagem ilustra, à esquerda, um diagrama de força de uma chave de
partida estrela-triângulo de um motor de indução. Chaves do tipo normalmente
abertas (NA) e normalmente fechadas (NF) são apresentadas para representação
do �uxo do diagrama, que está conectado na rede de energia elétrica. Há, na parte
de baixo da ilustração, um círculo, onde, em seu interior, temos M e ~3. Do lado
esquerdo do círculo, saem três linhas, direcionadas para cima, que chegam a um
retângulo FT , passam por este e seguem até chegar a K . Do lado direito do círculo,
saem outras três linhas, também direcionadas para cima, que chegam a K . Mais ou
menos na metade de suas extensões, saem outras linhas, direcionadas à direita, e
depois para cima, que chegam a K . Acima de K , K e K , há L , L e L , de onde
saem linhas individuais. Já no início de cada linha, há F1, 2, 3. Essas linhas estão
direcionadas para baixo, encontrando-se, porém, sem tocar, as linhas �nais de K , K
e K . Onde �nalizam as linhas de K , existem como se fossem dois pequenos
retângulos, sem as bordas das suas partes de baixo. À direita, a imagem de uma
simpli�cação do comando desta partida. Nesta, as três fases são apresentadas (L ,
L e L ) conectadas a um sistema de proteção e fusíveis, posteriormente, ligados ao
motor trifásico. Abaixo, horizontalmente, temos a linha S, de onde saem, da
esquerda para a direita, quatro pontos A , direcionados para cima, passando por
vários conectores e outros pontos, como KT , A , A , K , K , K , KT, SH e números
diversos, como 4, 5, 6, 14, 15, 21, 22, 24, 25 etc. Ao �nal dessa linha horizontal, à
direita, há um círculo com um X em seu interior, denominado SH1, 5 e 6. Acima
1 1
2
3 1 2 3 1 2 3
1 2
3 3
1
2 3
2
1 1 2 1 2 3 1
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dessa ilustração, há outra, onde vemos outra linha horizontal, a qual não toca as
linhas do desenho que se encontra abaixo, com os pontos, da esquerda para a
direita: 3, 13, 13, 23, 26, 28 e 13. Do ponto 3, sai uma linha direcionada para cima,
com os pontos 2, 1, SH , 96, 95, FT1, até chegar a R.
Na representação da simpli�cação do comando da partida estrela-triângulo à
direita da Figura 2.3, a ação do botão pulsador aciona o relé de tempo,
representado pelo elemento , onde, com o comando , a bobina 
é energizada; com o comando (pontos ) acionado pela ação desta
bobina, a bobina também é alimentada, energizando o relé (pontos
). Esta última etapa faz com que o motor seja iniciado com a partida
estrela.
No processo de equacionamento deste tipo de partida do motor elétrico de
indução a tensão nominal de cada fase do enrolamento, dada por , resulta
em um conjugado equacionado da seguinte forma:
                                         (2.4)
Onde:
• : torque desenvolvido na ligação .
• : constante do motor.
• : tensão nominal em cada uma das fases, ou seja .
No processo da ligação em estrela, a tensão de fase aplicada ao motor, dada
por , pode ser descrita conforme equação a seguir:
                                         (2.5)
Onde se faz possível analisar que:
                                         (2.6)
0
SH1
KT1 28 − 25 K3
K3 13 − 14
K1 KT1
13 − 14
VN
= K ⋅TΔ VN 2
TΔ Δ
K
VN = (rede)VN VL
VF
=VF
(rede)VL
3√
= K → →TY ( )(rede)VL
3√
2 K⋅ (rede)VL 2
3
TΔ
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Portanto, visto que o início da partida do motor é dado em estrela, o conjugado
da partida em estrela corresponde a 1/3 do conjugado nominal (triângulo),
conforme indica a equação 2.6 (FRANCHI, 2013).
Em uma partida estrela-triângulo, o cálculo das correntes que circulam na chave
é considerado conforme o diagrama uni�lar do circuito de força, ilustrado na
Figura 2.4:
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Figura 2.4 – Diagrama uni�lar de força da chave estrela-triângulo.
Fonte: Franchi (2013, p. 163).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um diagrama de força de uma chave de partida
estrela-triângulo de um motor de indução. Neste diagrama são demonstrados os
elementos contadores K1, K2 e K3, a corrente que circula através destes, IK1, IK2 e
IK3, o circuito de proteção FT1 e o motor trifásico. À esquerda, temos a porta K1,
que segue, em direção abaixo, para FT1. A linha que sai de FT1 segue direção abaixo
e vai para a direita, onde encontra um círculo, no qual, em seu interior, temos M e 3~.
Deste, a linha segue mais um pouco, e dela sai outra linha direção acima, onde, em
sua extremidade, temos K2. Voltando à linha horizontal, esta segue até a direita,
onde segue novamente para a direção acima, onde, em sua extremidade, temos K3.
Acima, há outra ilustração, onde, à esquerda, inicia uma linha com um retângulo
vertical, com três traços transversais que o cortam. Esse ponto é F1, 2, 3 ao lado
esquerdo e 3N acima, e, ainda, ao seu lado direito, há uma seta direcionada para
baixo, IL (IN). A linha que sai do retângulo vertical continua e segue para a direita.
Ela está sobreposta à ilustração da parte inferior, sobre uma seta apontada para
baixo IK1 e a extremidade K2. Ao �nal dessa linha, há outra seta apontando para
baixo, IK2. Acima da extremidade K3, temos um traço, onde, de suas bordas, saem
duas pequenas linhas direcionadas para baixo. Ao centro desse traço, também
direcionada para baixo, há uma linha maior. Ao seu lado, uma seta apontada para
baixo IK3.
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Desse modo, se considerarmos , e , e os valores das correntes
que circulam nos contatores , e , respectivamente, podemos
dimensionar os dispositivos de proteção para o sistema.
Em fechamento triângulo, a tensão de linha é igual à tensão de fase e a corrente
de fase pode ser descrita conforme a equação 2.1:
                                         (2.7)
Nesta situação, a impedância pode ser de�nida por:
                                         (2.8)
Na Figura 2.5 é ilustrado o diagrama de força de uma ligação triângulo de um
motor:
IK1 IK2 IK3
K1 K2 K3
= = 0, 58 ⋅IF
IN
3√
IN
= = =ZN
UN
IN
3√
⋅UN 3√
IN
UF
IF
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Figura 2.5 – Ligação do motor em triângulo.
Fonte: Franchi (2013, p. 164).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um diagrama de força da ligação em triangulo de
um motor elétrico de indução. À esquerda da imagem são representadas as três
fases de ligação (L1, L2 e L3). De cima para baixo, à esquerda, há um pequeno
retângulo vertical, K1, de onde sai uma linha vertical, direcionada para cima, e dela,
saem outras linhas horizontais, tanto para a direita quanto para a esquerda. Logo
acima da primeira linha horizontal, direcionada à direita, temos outro pequeno
retângulo vertical K2. Dele, também saem linhas horizontais, tanto para a esquerda
quanto para a direita. À esquerda, abaixo, entre os pontos onde estão ambos os
retângulos K1 e K2, há o ponto L3. Um pouco mais acima, mais ou menos ao centro
das linhas K1 e K2, há o ponto L2. Ao lado oposto, à direita, temos as linhas
horizontais que saem de K1 e K2, e, na linha que segue K2, há outro pequeno
retângulo horizontal, 2 e 5. Um pouco mais acima, da linha K2, sai outra linha, que se
direciona à direita e depois acima, e outra linha outro pequeno retângulo horizontal,
4 e 1. Dele, sai uma linha que se conecta à extremidade da linha vertical K1. Na
extremidade da linha vertical K1, sai uma linha horizontal direcionada para a direita,
IK1 (I∆), a qual está ligada à linha com o pequeno retângulo horizontal, 4 e 1. Já na
extremidade da linha vertical K2, sai uma linha horizontal direcionada para a direita,
IK2 (I∆), a qual está ligada à outra linha direcionada abaixo e à direita, a qual
também tem um pequeno retângulo horizontal, 6 e 3.
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A relação entre a corrente em triângulo e a corrente de linha, no caso de
alimentação, é representada por:
                                         (2.9)
Para calcularmos a corrente que circula no contator, consideramos a ligação em
estrela. Portanto, inicialmente, na partida de um motor, teremos essa ligação.
Internamente, a ligação em estrela de um motor pode ser representada
conforme ilustrado no diagrama de força da Figura 2.6:
= = 0, 58 ⋅IΔ
IF
3√
IN
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Figura 2.6 – Ligação do motor em estrela.
Fonte: Franchi (2013, p. 165).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um diagrama de força da ligação em estrela de um
motor elétrico de indução. À esquerda da imagem são representadas as três fases
de ligação (L1, L2 e L3). Na parte inferior, à esquerda, temos um pequeno retângulo
vertical, K1, de onde sai uma linha tracejada, direcionada para cima, na vertical. Já
no início da linha tracejada, sai uma linha para a direita, e, um pouco mais acima,
temos L3 à esquerda. Seguindo a linha tracejada, um pouco acima do centro, sai
uma linha para a direita, a qual logo direciona para baixo e segue em direção à
direita e para cima, onde há um retângulo horizontal 2 e 5. Dele, sai uma linha que
logo é direcionada novamente para cima, cortada por outra linha tracejada onde, à
esquerda, temos um pequeno retângulo K3. Ainda, sobre essa linha tracejada, há
três pequenas linhas verticais, direcionadas para baixo, as quais possuem suas
extremidades unidas por outra linha horizontal. Ao seu lado direito, uma linha
direcionada para baixo e para a direita, com um retângulo 6 e 3. Voltando à linha
vertical tracejada que sai de K1, logo após a segunda linha que sai em direção à
direita, temos L2 à esquerda. Acima, na extremidade da linha tracejada, temos L1 à
esquerda, e à direita, uma linha horizontal IK3(IY), onde, em sua extremidade, à
direita, direciona-se para baixo, tendo o retângulo vertical 1 e 4.
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Para o cálculo da corrente no contato , se faz necessária a con�guração de
ligação em estrela, possível com a entrada desta ligação do motor.
A corrente em estrela é dada pela tensão dividido pela impedância, logo:
                                         (2.10)
Observa-se que a corrente no relé de sobrecarga é a mesma do contator
: o relé está energizado abaixo deste contator e a corrente que circula nele é
a mesma do contator . Sendo assim, podemos descrever que:
                                     (2.11)
                                         (2.12)
                                         (2.13)
A corrente de partida, conforme descrito anteriormente, tem redução de 
(cerca de 66%) em relação à partida direta, quando utilizada a chave de ligação
estrela-triângulo. Ou seja:
                                         (2.14).
Desse modo, estaé a técnica de dimensionamento para esse tipo de
acionamento de um motor elétrico de indução. A partida estrela-triângulo
funciona produzindo um fechamento da ligação em forma de estrela na qual,
posteriormente, é comutada para a partida em triângulo, responsável por reduzir
a corrente elétrica nesta partida do motor. É importante enfatizar que, segundo
Franchi (2013), a utilização dos demais componentes, como contatores e
dispositivos de proteção para cada acionamento, depende do tempo de
resposta e do processo ao qual a máquina está submetida.
IK3
= = = 0, 33.IY
UN
3√
⋅UN 3√
IN
IN
3 IN
FT1
K1
K1
IK1 = IK2 = 0, 58 ⋅ IN
IK3 = 0, 33 ⋅ IN
IFT1 = 0, 58 ⋅ IN
2/3
= = 0, 33 ⋅IPartida
IP
IN
IN
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Os objetivos de uma implementação de um sistema de partida indireta do tipo
estrela-triângulo são os que fundamentam um correto planejamento econômico
de uma indústria, visto que este é um fator expressivo no nível de investimento,
tanto para a aquisição de equipamentos quanto para a manutenção do sistema
elétrico de potência.
Objetivos de uma partida indireta estrela-triângulo
1. Objetivo 1: Redução do pico de corrente elétrica de partida de motores
elétricos trifásicos, estimados em 33% da corrente nominal de operação,
produzindo um fechamento de ligação em estrela e, em seguida, em
triângulo.
2. Objetivo 2: Proporcionar um investimento �nanceiro inicial baixo
comparando com os demais métodos de partida indireta de motores
elétricos trifásicos e necessitar de um pequeno espaço físico para a
ocupação do quadro elétrico de comando.
Neste tipo de partida de motor elétrico de indução trifásico, conforme descrito
nesta seção, é importante destacar que somente pode ser utilizada em motores
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com a possibilidade de alimentação em duas tensões distintas, sendo a menor
correspondente à tensão de alimentação e a maior com valor de superior à
tensão da rede de distribuição de energia elétrica.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
As correntes elétricas elevadas de partida dos motores resultam em uma série
de problemas considerados inconvenientes ao sistema. Diante disso, projetar
uma partida que não resulte em uma corrente de pico é fundamental para o
dimensionamento de sistema de distribuição de energia elétrica dentro da
indústria. Observa-se que a partida indireta estrela-triângulo é a mais utilizada
para este �m. Dessa forma, a quantidade de terminais desses motores e a
tensão de operação são indiferentes para este tipo de ligação?
FRANCHI, C. M. Acionamentos elétricos. São Paulo: Editora Erica, 2013.
Assinale a alternativa que responde corretamente à questão apresentada.
a) No sistema de acionamento de um motor elétrico através de chaves
estrela-triângulo somente se faz possível se possuir doze terminais
acessíveis e dispor da tensão nominal 220/380V.
b) No sistema de acionamento de um motor elétrico através de chaves
estrela-triângulo somente se faz possível se possuir seis terminais
acessíveis e dispor de dupla tensão nominal, tal como 220/380V ou
380/660V.
3–√
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c) No sistema de acionamento de um motor elétrico através de chaves
estrela-triângulo somente se faz possível se possuir seis terminais
acessíveis e dispor da tensão nominal em média tensão, ou seja, 13,8kV
ou 23,1kV.
d) No sistema de acionamento de um motor elétrico através de chaves
estrela-triângulo somente se faz possível se possuir oito terminais
acessíveis e dispor da tensão nominal em média tensão, ou seja, 13,8kV
ou 23,1kV.
e) No sistema de acionamento de um motor elétrico através de chaves
estrela-triângulo somente se faz possível se este possuir seis terminais
acessíveis e dispor da corrente nominal de 1A a 50A.
Na técnica de acionamento a partir de partida compensadora, as bobinas da
máquina são alimentadas com tensão reduzida por meio de uma chave de
partida. Para que haja uma redução nessa tensão, um autotransformador é
Partida de motores
com
autotransformador
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ligado em série com as bobinas da máquina e, posteriormente à sua partida, as
bobinas do motor são alimentadas pela tensão nominal.
Em uma partida compensadora, há a necessidade dos seguintes componentes:
autotransformador ligado em Y, um relé de sobrecarga, três contatores, três
fusíveis com retardos e relé de tempo, conforme ilustrado na Figura 2.10. O
autotransformador de partida é constituído por um núcleo ferromagnético
constituído por chapas de aço silício curto-circuitadas; os enrolamentos
trifásicos estão dispostos ao redor das chapas e seus terminais inferiores são
conectados em Y. Ao longo da extensão dos enrolamentos há alguns TAPs
operacionais com tensões proporcionais a 50%, 65% e 80% da tensão de
alimentação nominal, concluindo para a tensão de 100% (MIYAMOTO, 2020).
Uma chave compensadora é apropriada quando a máquina possui carga
conectada em seu eixo, operando com uma redução da corrente de partida,
resultando em um conjugado su�ciente no motor para operação em regime
transitório.
Mas, a�nal, o que é chave de partida compensadora? Inicialmente, para
responder ao questionamento, é preciso entender o motivo da sua utilização.
Diante disso, podemos descrever que um fato muito conhecido por técnicos
nesta área de eletricidade é que na partida de um motor elétrico acontece um
fenômeno chamado corrente de pico, ou seja, ao partir da retirada da inércia do
eixo do motor, a corrente elétrica pode alcançar valores de até dez vezes a
corrente nominal deste motor elétrico.
Portanto, para a resolução deste problema, existem formas alternativas de
partida de um motor elétrico, como a partida estrela-triângulo, a partida
eletrônica (usando um soft-starter) e a partida com chave compensadora.
No que tange a esta partida com chave compensadora, é utilizado um
autotransformador necessário para o processo de fornecimento de uma tensão
reduzida nas bobinas do motor. Com base na relação da Lei de Ohm, ao diminuir
o valor de tensão em um circuito e mantendo-se o valor de resistência, o valor
de corrente também será diminuído; posteriormente, quando há o alcance da
velocidade nominal deste motor, as bobinas começam a receber a tensão
nominal da rede e o motor trabalha com a sua capacidade plena.
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Na partida com chave compensadora são utilizados dois contatores a mais em
relação a um sistema de partida direta. O segundo contator possui ligação das
fases da rede nos terminais do autotransformador, chamados de TAPs, e cada
conjunto de três TAPs indica um percentual de tensão que alimentará o motor:
TAP de 65% – Redução para 42% do seu valor de partida direta.
TAP de 80% – Redução para 64% do seu valor de partida direta.
O terceiro contator liga as fases que saem do autotransformador ao motor.
Quando o circuito entra em funcionamento, a bobina do segundo e do terceiro
contator são energizadas. Nessas situações, o motor tem sua partida com uma
tensão reduzida devido ao autotransformador. Nesse instante, um relé
temporizador inicia sua contagem e, quando chega no tempo predeterminado,
desativa o segundo e o terceiro contator, ativando o primeiro. Este processo faz
com que o motor receba a tensão nominal da rede que está conectado, como
em uma partida direta.
Relacionado ao tempo que o relé temporizador leva para desativar os dois
contatores, refere-seao tempo que o motor leva para alcançar a sua velocidade
nominal (FRANCHI, 2013).
O autotransformador é um tipo diferente de transformador: possui somente
uma bobina. Em outras palavras, é um transformador com o enrolamento
secundário derivando do enrolamento primário. Os autotransformadores
utilizados na chave compensadora possuem TAPs de 50%, 65% e 80%.
Na partida compensadora, o autotransformador opera em um curto espaço de
tempo, fato que faz com a escolha desse equipamento considere o máximo de
partidas por hora. Esse tipo de partida é utilizado em motores mais potentes,
acima de 50 CV. Dessa forma, o autotransformador utilizado na partida
compensada possui um termostato, responsável por garantir a temperatura
ideal do autotransformador.
A aplicação deste tipo de chave compensadora, segundo Franchi (2013),
apresenta vantagens e desvantagens:
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Vantagens da partida compensadora:
• aplicável somente para motores do tipo trifásico;
• redução na corrente elétrica de partida;
• este tipo de partida possibilita a utilização com carga conectada ao eixo
do motor.
Desvantagens da partida compensadora:
• o custo �nanceiro é mais elevado em relação às demais partidas
indiretas devido à necessidade de utilização de um autotransformador;
• aplicabilidade de um número menor de partidas de motores devido à
utilização de um autotransformador.
Este tipo de partida indireta em motores também é utilizado quando identi�cada
a necessidade de realizar a inversão de rotação do eixo do motor. Assim, a
aplicação de uma chave compensadora com reversão requer a adição de dois
contatores para que a comutação seja possível (PETRUZELLA, 2013).
O autotransformador de partida possui um núcleo magnético plano, constituído
por:
três colunas compostas por chapas de aço silício fechadas no topo;
três enrolamentos localizados nas colunas.
Os terminais inferiores desses enrolamentos são conectados em Y, formando
um centro que é suspenso. Sensores (sondas térmicas) que acompanham o
crescimento da temperatura dos enrolamentos do autotransformador são
colocados para impedir o acionamento em caso da ultrapassagem da
temperatura determinada (FRANCHI, 2013).
Portanto, o conjugado motor da máquina acionada e a corrente que circula no
enrolamento do motor �cam reduzidos por fatores correspondentes ao TAP
selecionado para a operação.
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A corrente, ao longo de todo o processo de partida do motor, �ca
reduzida em função da aplicação de uma tensão menor do que a
nominal nos terminais do motor em processo de partida. Como
consequência direta desse fato, o conjugado também se reduz e a
curva característica conjugado versus rotação tem um valor inferior à
curva característica de tensão plena. Esse novo posicionamento da
curva característica depende do TAP escolhido no autotransformador
(FRANCHI, 2013, p. 171).
Em motores que realizam a partida sem carga ou com carregamento muito
ín�mo, o TAP de 50% da tensão nominal de fase é considerado adequado. No
entanto, em outras situações, o TAP deve ser selecionado para resultado em
uma tensão e corrente mais elevada na partida e, consequentemente,
conjugados maiores no decorrer desta partida, gerando mais capacidade de
aceleração.
Pode-se de�nir que esta partida é realizada em três etapas, segundo Franchi
(2013):
Na primeira etapa, o autotransformador é ligado em estrela e, na sequência,
o motor é ligado à rede através de uma parte dos enrolamentos deste
autotransformador. Sendo assim, essa partida possui uma tensão reduzida
em função da relação de transformação. É importante destacar que o
autotransformador possui derivações que possibilitam escolher a relação
de transformação e a tensão reduzida mais apropriada.
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Figura 2.7 – Autotransformador com seus respectivos TAPs.
Fonte: Franchi (2013, p. 169).
#PraCegoVer: a imagem ilustra a simbologia do núcleo magnético de um
transformador composto por três enrolamentos onde, à direita de cada um deles, a
representação dos TAPs de 50%, 65%, 80% e 100%. Temos a palavra “Enrolamento”,
a qual possui três linhas que saem em direção ao transformador, conectando-se
individualmente a cada enrolamento, representados por retângulos verticais, um à
esquerda, outro ao centro, e outro à direita, com os TAPs de 50%, 65%, 80% e 100% e
dois pequenos círculos junto aos seus cantos inferiores direitos. Acima deles, outra
linha, indicando onde �ca o núcleo magnético.
Na segunda etapa, previamente à tensão plena, a ligação em estrela é
aberta. Essa operação é realizada quando se atinge a velocidade de
equilíbrio no �nal do primeiro período.
Na terceira etapa, a ligação de plena tensão é feita após a segunda etapa,
em que o autotransformador é desligado do circuito. A corrente e o
conjugado de partida variam nas mesmas proporções.
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No grá�co a seguir, é ilustrado o comportamento da corrente de partida da
chave compensadora em relação à partida direta.
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Figura 2.8 – Corrente de partida na chave compensadora.
Fonte: Franchi (2013, p. 169).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um grá�co da corrente (eixo y) em relação à
corrente nominal, com o percentual da tensão (eixo x) em relação à tensão nominal
do motor. Neste grá�co há duas linhas: a da partida direta, representando o valor de
6 vezes a corrente nominal do motor e, no decorrer do tempo, o valor é reduzido até
o valor desta corrente nominal (encontro com o eixo x), e a linha partida
compensadora, representando um valor inicial pouco superior a 3 vezes a corrente
nominal deste motor, seguindo até 85%, cerca de 1,5 vezes o valor da corrente
nominal, onde ocorre uma elevação desta corrente para 2,5 vezes essa corrente;
posteriormente, a corrente inicia uma queda no valor até resultar na corrente
nominal deste motor. No eixo x, há os valores: 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1, e, na sua
extremidade direita, temos N/Ns. No eixo y, há os valores 0; 1; 2; 3; 4; 5 e 6, e, na sua
extremidade superior, temos I/In. A área que compõe o espaço entre as
extremidades dos eixos x e y é formada por retângulos verticais. Do ponto 6 do eixo
y, sai uma linha curva, de cor roxa, direcionada para baixo, a qual vai até os pontos 0
do eixo y e 1 do eixo x. Um pouco acima do ponto 3 do eixo y, também sai uma
segunda linha curvada para baixo, de cor azul, indo até o ponto 1,5 do próprio eixo e
o ponto 0,85 do eixo x. Da primeira linha, que sai do ponto 6, sai um traço que se
conecta com a linha que sai acima do ponto 3, ambos do eixo y. A linha que sai do
ponto 6 é chamada de partida direta, e a que sai um pouco acima do ponto 3 é
chamada de partida compensadora.
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Quando analisamos o conjugado, temos uma partida de 50% e 85% do
conjugado nominal, variando de acordo com o TAP utilizado, representado na
Figura 2.9:
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Figura 2.9 – Conjugado de partida na chave compensadora.
Fonte: Franchi (2013, p. 170).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um grá�co do conjugado (eixo y) em relação ao
conjugado nominal, com o percentual da tensão (eixo x) em relação à tensão
nominal domotor. Neste grá�co, há três linhas: a da partida direta, representando o
valor de 3 vezes o conjugado nominal do motor e, no decorrer do tempo, o valor é
reduzido até o valor deste conjugado nominal (encontro com o eixo x), e a linha da
partida compensadora, representando um valor inicial de 0,5 vezes o conjugado
nominal deste motor, seguindo até 75%, cerca de 1,1 vez o valor do conjugado
nominal, ocorrendo uma redução abrupta retornando até 0,5 vezes o valor deste
conjugado nominal; posteriormente, após a elevação do valor do conjugado em até
quase duas vezes, este inicia uma queda no valor até resultar no conjugado nominal
deste motor. No eixo x, há os valores: 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1, e, na sua extremidade
direita, temos N/Ns. No eixo y, há os valores 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 e 3, e, na sua
extremidade superior, vemos C/Cn. A área que compõe o espaço entre as
extremidades dos eixos x e y é formada por retângulos verticais. Do ponto 1,5 do
eixo y, sai uma linha, de cor roxa, chamada de partida direta, direcionada para baixo
e depois para cima, voltando a direcionar para baixo e trocando para a cor azul,
bifurcando-se em outras duas linhas que vão até os pontos 0,85 e 1 do eixo x. Ainda,
do eixo y, no ponto 0,5, sai outra linha de cor azul, a qual vai em direção para cima e
depois faz uma curva, voltando-se para baixo, chamada de partida compensadora,
encontrando-se com a primeira linha bifurcada que sai do ponto 1,5 do mesmo eixo.
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Ainda, um pouco abaixo do ponto 0,5 do eixo y, sai uma linha tracejada e curva, a
qual vai até o ponto 1,8 do eixo y e ponto 1 do eixo x, indicando Cr.
Segundo Franchi (2013, p. 174), “temos a redução das tensões aplicadas no
motor de acordo com a derivação do transformador (TAP) no qual está ligado”.
No TAP 50% ocorre a redução para 25% do valor de partida direta.
No TAP 65% ocorre a redução para 42% do valor de partida direta.
No TAP 80% ocorre a redução para 64% do valor de partida direta.
A seguir, conforme Figura 2.10, observe os diagramas de comando e de força de
uma chave de partida compensadora.
Pressionando o botão SH1, é acionado o contator K3, que fecha o lado
secundário do autotransformador e através de seu contato 13-14
energiza a bobina do contator K2, conectando o autotransformador à
rede. Este �ca selado por seu contato 13-14, da mesma forma que o
contator K3 �ca selado pelo contato 13-14 do K2 e 13-14 do K3.
Assim, o motor parte com tensão reduzida. Pelo contato 43-44 do
contator K2 é energizado o temporizador KT1. Após transcorrer o
tempo programado em KT1, o contato 15-16 comuta e o contator K3 é
desenergizado, fechando seu contato 21-22 e através do contato 13-
14 do K2 energiza a bobina do K1. Com a energização de K1 seu
contato 21-22 abre, desenergizando K2 e o contator K1 se mantém
acionado por seu contato 13-14. Com isso, o motor passa a receber a
tensão nominal da rede. Ao ser pressionado o botão de impulso SH0, o
circuito da bobina do contator K1 é desligado e desenergizado
(FRANCHI, 2013, p. 171).
Dessa forma, “a chave de partida compensadora pode ser usada para partir
motores sob carga, os quais podem ser de tensão única e possuírem apenas
três cabos” (FRANCHI, 2013, p. 171).
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Figura 2.10 – Diagramas de comando e de força de uma chave compensadora.
Fonte: Franchi (2013, p. 172).
#PraCegoVer: a imagem ilustra, à esquerda, o diagrama de comando de uma chave
compensadora conectada a um motor trifásico. Nesta, o esquema é conectado a 3
fases, L1, L2 e L3, seguindo para os relés K1, K2 e K3, em que o K1 está conectado
ao relé de proteção FT1, seguindo para a conexão com o motor trifásico; o K1
também está conectado ao circuito do autotransformador (cada fase conectada a
cada enrolamento do autotransformador). O relé K2 está conectado às fases L1, L2
e L3, seguindo para os enrolamentos do autotransformador; o relé K3 não está
conectado às fases, mas, posteriormente, também se conecta aos enrolamentos do
autotransformador. Há, na parte de baixo da ilustração à esquerda, um círculo, onde,
em seu interior, temos M e ~3. Da parte superior do círculo, saem três linhas,
direcionadas para cima, que chegam a um retângulo FT , passam por este e seguem
até chegar a K . Das três linhas que saem do círculo, saem outras linhas horizontais,
direcionadas à direita, as quais se conectam a linhas verticais com a simbologia de
espiral, com os valores 0%; 65%; 80% e 100%. Essas linhas, contendo as
porcentagens, estão conectadas aos relés K2 e K3, posicionados acima delas, em
suas extremidades, representados por linhas horizontais. Acima dos relés K1, K2 e
K3, temos L , L e L , de onde também saem linhas individuais. Já no início de cada
linha, temos F1, 2, 3. Essas linhas estão direcionadas para baixo, encontrando-se,
porém, sem tocar, as linhas �nais de K , K e K . Onde �nalizam as linhas de K ,
temos como se fossem dois pequenos retângulos, sem as bordas das suas partes
de baixo. Na ilustração da direita, abaixo e horizontalmente, temos a linha S, de onde
1
1
1 2 3
1 2 3 3
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saem, da esquerda para a direita, quatro pontos A , direcionados para cima,
passando por vários conectores e outros pontos, como KT , A , A , K , K , K , KT, SH
e números diversos, como 1, 2, 3, 4, 13, 14, 22, 32, 43, 44 etc. Ao �nal dessa linha
horizontal, há um círculo com um X em seu interior, denominado SH1, 5 e 6. Acima
dessa ilustração, há outra linha horizontal, a qual não toca as linhas do desenho que
se encontra abaixo, com os pontos, da esquerda para a direita: 3, 13 e 13. Do ponto
3, sai uma linha direcionada para cima, com os pontos 2, 1, SH , 96, 95, FT etc. até
chegar a R.
Relacionado ao conjugado de partida da chave compensadora, como utilizamos
um autotransformador para a partida do motor, devemos levar em conta as
equações que relacionam as suas tensões e correntes. A Figura 2.11 ilustra a
relação da corrente de entrada com a de saída.
2
1 1 2 1 2 3 1
0 1
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Figura 2.11 – Autotransformador e suas correntes.
Fonte: Franchi (2013, p. 172).
#PraCegoVer: a imagem ilustra um enrolamento de um autotransformador no qual,
na parte superior, a sinalização da entrada de corrente elétrica, demarcando um TAP
de 100%, seguindo para a simbologia de espiral envolto deste enrolamento,
conectando a outra extremidade, ao nível de tensão zero. No decorrer desta espiral,
temos os TAPs de 80%, 65% e 50%, em que, na mesma posição do TAP de 65%, no
centro da imagem, é demonstrado o sinal de corrente de saída. A ilustração é
representada por um retângulo vertical, denominado I , onde, em seu interior,
temos a espiral. Na ponta superior da espiral, sai uma linha indicando 100%, e, junto
dela, uma seta apontada para baixo. Um pouco abaixo, na espiral, a marcação de
80%, assim como, um pouco mais para baixo, a marcação de 65%, cuja linha é mais
longa, com uma seta na ponta, apontada para a direita, I . Logo abaixo, a
marcação de 50%. Na ponta inferior da espiral, uma linha indicando 0.
Desta forma, temos:
                                         (2.15)
Sendo a diferença da tensão de saída ( ) pela tensão de entrada (
), o torque pode ser de�nido como:
entrada
saída
= ⋅ aIentrada Isa daí
a V
sa daí
Ventrada
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                                         (2.16)
Onde:
: torque do motor.
: constante do motor.: tensão do motor.
Dessa forma, o torque de partida nominal é dado por:
                                         (2.17)
Resultando em um conjugado adicionalmente à chave compensadora, de�nido
pela equação:
                                         (2.18)
                                     (2.19)
Sendo assim, observando que a tensão de entrada do autotransformador é a
própria tensão da fonte de alimentação, obtemos:
                                         (2.20)
                                         (2.21)
Em análise ao conjugado, o resultado é apresentado como:
                                         (2.22)
A equação 2.22, segundo Franchi (2013, p. 174), “mostra que o conjugado
compensado é o produto do conjugado nominal pela relação do número de
espiras ao quadrado. Assim, se for aplicada uma relação de transformação de
, o conjugado �ca reduzido a 25% do conjugado nominal”.
T = K ⋅ Vn2
T
K
V
= ⋅Tp(n) Kp(n) Vn2
= ⋅Tp(c) Kp(c) Vsa daí
2
= ⋅ ⋅Tp(c) Kp(c) a2 Ventrada2
= ⋅ aTp(c) Kp(c) 2Vn2
= ( ⋅ ⋅ )Tp(c) a2 Kp(n) Vn2
= ⋅Tp(c) a2 Tp(n)
a  =  0, 5
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O conhecimento relacionado ao conjugado resistente imposto pela carga no
processo de partida é fundamental para a escolha do TAP a ser utilizado, haja
vista que a redução do conjugado de partida é superior e o motor pode não ter
um conjugado su�ciente para superar o conjugado resistente da carga.
Relacionado à utilização de chaves compensadoras para a partida de motores
elétricos, é importante o entendimento sobre as vantagens e desvantagens
REFLITA
Como identi�car se a aplicação de chave
compensadora será mais e�ciente que a partida
estrela-triângulo, por exemplo?
Observe que uma chave compensadora possui um
autotransformador e demais componentes, o que
eleva o custo �nanceiro para aplicação. No
entanto, se além da redução do pico de corrente
elétrica seja necessária a partida com certo torque
(moinhos, ventiladores, exaustores, outros), este
método será mais satisfatório!
Fonte: Elaborado pelo autor.
A redução das tensões aplicadas no motor ocorre de acordo com
a derivação do transformador (TAP) no qual está ligado, com o
método de chave compensadora. O relé de sobrecarga deve ser
dimensionado pela corrente nominal do motor e os fusíveis pela
corrente de partida.
 
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deste tipo de sistema, sendo de extrema relevância conhecer o conjugado
resistente imposto pela carga no processo de partida para a de�nição do TAP.
Dentre as vantagens, segundo Franchi (2013, p. 179), podemos considerar que
“na comutação do TAP de partida para a tensão da rede, o motor não é
desligado e o segundo pico é bem reduzido e, para que o motor possa partir
satisfatoriamente, é possível variar o TAP de 65%, 80% ou até 90% da tensão da
rede”. No que se refere às desvantagens, podemos salientar que existem
“limitação de manobras; custo mais elevado em função do autotransformador e
maior espaço ocupado no painel devido ao tamanho do autotransformador”.
praticar
Vamos Praticar
Para o dimensionamento de uma chave de partida estrela-triângulo de um
motor com as características descritas a seguir, calcule qual o valor de
corrente da faixa de ajuste do relé de sobrecorrente a ser utilizado no
contador K1?
Potência do motor: 120 CV
Tensão nominal: 380/660 V
Comando: 220 V
= 20 sTp
(380 V ) = 134, 44 AIn
/ = 8, 2Ip In
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No momento do início de funcionamento de um motor elétrico de indução,
utilizando a partida direta, descrevemos no decorrer desta unidade que ocorre
um aumento expressivo no nível de corrente elétrica, a qual denominamos de
corrente de partida ( ). Essa corrente é muito elevada, podendo ser de 8 vezes
o valor da corrente nominal deste motor. Este fator pode resultar na avaria de
equipamentos eletrônicos da instalação, muitas vezes sensíveis às variações de
tensão, podendo também prejudicar as bobinas do motor. Com isso, a utilização
de equipamentos diferenciados para controlar e gerenciar a partida de um
motor com carga acoplada a este pode ser a melhor escolha para a diminuição
do efeito.
Dessa forma, na minimização desta corrente elétrica são utilizados métodos
que fazem a partida indireta, supracitadas, como a partida estrela/triângulo,
compensação por autotransformador e a utilização de um soft-starter. Portanto,
vamos entender o que é um sistema com soft-starter?
O funcionamento de um soft-starter é atribuído através de uma ponte
tiristorizada (componentes transistores que são semicondutores), responsáveis
pelo chaveamento da tensão, posteriormente disponibilizada para o motor de
forma crescente, aumentando de forma gradativa. Este fator resulta em uma
Partida de motores
com soft-starter
Ip
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partida suave e sem a presença da corrente de pico. É importante descrever que
o chaveamento é realizado pela ponte que é controlado através do sistema de
controle e disparo (módulo de programação de parâmetros disponibilizados
pelo fabricante).
Podemos citar que os benefícios de utilização desta partida indireta com soft-
starter são:
o processo de desligamento habilita para ser realizado de forma
decrescente;
detecção de falta de fase do motor e possibilidade de funcionamento com
apenas duas das três fases;
conjugado de partida menos abrupto;
parada através da corrente contínua;
proteção contra sobrecarga;
limitação do nível de corrente;
economia expressiva de energia;
proteção contra sobreaquecimento.
Por ser um equipamento diferenciado quando comparado com os demais
métodos de partida de um motor elétrico de indução, o preço de um soft-starter
pode variar de acordo com a marca e tipo de utilização. No mercado brasileiro,
por exemplo, existem os fabricantes como a Siemens, Danfoss, WEG, Schneider
e outras demais marcas.
Essas chaves de partida com soft-starters são destinadas ao comando de
motores de corrente contínua (CC) e alternada (CA), garantindo a aceleração e
desaceleração progressiva, sendo possível uma adaptação da velocidade às
condições de operação.
Quando relacionado a subida progressiva da tensão, observa-se a possibilidade
de controle pela rampa de aceleração ou dependente do valor da corrente de
limitação, ou, ainda assim, possível de ser ligada a esses dois parâmetros.
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O funcionamento das soft-starters está baseado na utilização de SCRs
(tiristores), ou em outras palavras, de uma ponte tiristorizada que é comandada
por uma placa eletrônica a �m de ajustar a tensão de saída conforme
programação feita pelo usuário. Neste tipo de sistema de partida indireta de
motores, podemos descrever a existência de um circuito de potência e circuito
de controle. Observe o infográ�co a seguir:
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#PraCegoVer: o infográ�co apresenta, na parte superior da tela, o título “Sistema de
partida indireta de motores”. Abaixo do título, vemos dois quadros. O primeiro, à
esquerda, com bordas na cor roxa, apresenta o seguinte texto: “1. Circuito de
potência: circuito no qual circula a corrente elétrica fornecida para o motor;
constituído essencialmente por SCRs e proteções, assim como por
Transformadores de Corrente (TC); os TC fazem a monitoração da corrente de saída,
permitindo que o controle eletrônicoefetue a proteção e a manutenção do valor de
corrente em níveis prede�nidos (função limitação de corrente ativada); possui um
circuito Resistivo-Capacitivo (RC), cuja funcionalidade é de proteção dos tiristores
contra as variações de tensão aplicadas”. O segundo quadro, à direita, com bordas
na cor rosa, apresenta o seguinte texto: “2. Circuito de controle: local onde �cam os
circuitos responsáveis pelo comando, pela monitoração e pela proteção dos
componentes do circuito de potência, bem como os circuitos utilizados para
comando, sinalização e Interface Homem-Máquina (IHM); com sistemas
microprocessados, são totalmente digitais”.
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Adicionalmente às características supracitadas, Franchi (2013) descreve que as
chaves soft-starter apresentam funções programáveis que permitem con�gurar
o sistema de acionamento de um motor de acordo com as necessidades de
aplicação. O comando destes tiristores é realizado por um microprocessador.
Relacionado a esta rampa de tensão na aceleração podemos descrever que as
chaves de partida estáticas podem ser ajustadas no módulo de tensão, de
forma a se ter uma tensão inicial de partida adequada, responsável pelo torque
inicial que aciona a carga. Portanto, o valor da tensão de partida deve ser
ajustado de acordo com o tipo de carga que é acionado.
Assim como nesta rampa de aceleração, podemos citar que existem duas
possibilidades para que seja executada a parada do motor, ou seja, sua
desaceleração, segundo Franchi (2013):
Através da inércia:
• A soft-starter reduz a tensão de saída instantaneamente a zero, fazendo
com que o motor perca a tensão gradativamente, de acordo com a energia
cinética da carga.
• Da mesma maneira que as soft-starters permitem o acionamento suave
do motor, também podem executar uma parada suave.
• Na parada controlada, a soft-starter reduz gradualmente a tensão de
saída até um valor mínimo em um tempo prede�nido.
• Na rampa de desaceleração, o valor de tensão de reduz o seu valor na
forma de uma rampa decrescente, até o valor de desligamento �nal, em
que o motor pare de girar, retirando a tensão dos seus terminais.
• O tempo de desligamento pode ser ajustado de 1 a 20 segundos,
dependendo do fabricante, e a tensão de desligamento pode ser
parametrizada em até 90% do valor de tensão.
A outra maneira de desaceleração é através de uma parada controlada, em que
a soft-starter reduz gradualmente a tensão de saída para um valor mínimo em
um determinado período.
VP
Vd
Td
Vd
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Quando se reduz a tensão aplicada ao motor, ele perde conjugado e,
por consequência, perde velocidade e a carga acionada também
perde. Esse recurso é muito usual em aplicações que necessitam de
uma parada suave do ponto de vista mecânico, como, por exemplo,
bombas centrífugas, transportadores etc. No caso das bombas
centrífugas, é utilizado para reduzir o golpe de aríete, que pode
provocar sérios danos a todo o sistema hidráulico, comprometendo a
vida útil de componentes como válvulas e tubulações, além da própria
bomba (FRANCHI, 2013, p. 186).
A limitação de corrente elétrica, “na maioria dos casos em que a carga
apresenta uma inércia elevada, é utilizada essa função”, fazendo com que o
sistema com o soft-starter alimente o motor com a corrente necessária para o
movimento da carga acoplada a seu eixo (FRANCHI, 2013, p. 189).
A utilização das soft-starters não se restringe à partida de motores de indução,
mas também pode garantir ao motor toda a proteção necessária e seus devidos
parâmetros. Dessa forma, quando uma proteção atua, é emitida uma
mensagem de erro correspondente para permitir ao usuário visualizar o
ocorrido.
Proteções:
• Sobrecorrente imediata na saída, ajustando o máximo valor de corrente
que a soft-starter permite conduzir para o motor, em um tempo
previamente de�nido.
• Subcorrente imediata, ajustando o mínimo valor de corrente que a soft-
starter permite conduzir para o motor, também em um tempo previamente
de�nido.
• Outros parâmetros que, além dos parâmetros supracitados, a soft-starter
possui demais proteções, dependendo do fabricante do equipamento,
como, por exemplo, sobretemperatura nos tiristores, sequência de fase
invertida, falta de fase na rede, entre outros.
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• Economia de energia elétrica, que ocorre quando o motor opera em carga
reduzida e, consequentemente, opera com baixo fator de potência. A chave
de partida estática tem uma função que otimiza o ponto operacional do
motor, minimizando as perdas de energia reativa, fornecendo somente a
energia ativa necessária para o movimento da carga, se caracterizando
como um procedimento de economia de energia elétrica.
A função de economia de energia elétrica é aplicada com vantagens em
situações em que o motor permanece funcionando vazio por um longo período.
Na prática, a função de otimização de energia só faz sentido ao ser ativada
quando a carga for inferior a 5%. Desta forma, observa-se a seguinte forma de
onda de tensão aplicada ao motor:
Figura 2.12 – Forma de onda de tensão para o modo de economia de energia.
Fonte: Franchi (2013, p. 192).
#PraCegoVer: a imagem ilustra o grá�co da forma de onda de tensão para o modo
de economia de energia. Ao lado esquerdo, vemos a descrição “otimização para a
carga parcial (economia de energia)”, de onde sai uma linha reta no centro, contendo
várias senoides, ilustradas na cor rosa, iniciando com um semicírculo na parte
superior dessa linha reta, seguindo para um novo semicírculo na parte inferior e
assim sucessivamente. Essa sequência é seguida quatro vezes de forma idêntica.
Descrição dos parâmetros:
• Os parâmetros são agrupados de acordo com as suas características e
particularidades, tais como parâmetros de leitura (variáveis visíveis no
display e inalteráveis pelo usuário), parâmetros de regulação (os valores
ajustáveis a serem utilizados pelas funções da soft-starter), parâmetros de
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con�guração (de�nem as características da soft-starter, as funções a
serem executadas, bem como as entradas e saídas) e parâmetros do
motor (de�nição das características nominais)
Outro fator de extrema relevância, salientado por Franchi (2013), é que na
aplicação de soft-starters existem as seguintes formas de ligação deste
sistema:
Ligação direta: motor ligado diretamente no soft-starter.
Ligação com contator em paralelo (contator paralelo de by pass): objetiva a
redução de perdas na soft-starter no trabalho nominal do motor.
Ligação em partida sequencial de diversos motores: muitos motores
ligados em uma mesma soft-starter sendo, preferencialmente, aplicado
com motores de mesma potência e características.
Ligação simultânea de diversos motores: a capacidade da soft-starter deve
ser superior à soma das potências desses motores.
Diagramas de comando da soft-starter: com determinados terminais de
saída e entrada digitais e analógicas, a soft-starter é controlada por
parâmetros de comando, com funções de sinalização, falta de alimentação,
entre outros.
Na Figura 2.13 a seguir são demonstradas as principais ligações descritas
acima: ligação direta, com motor em paralelo e com partida sequencial de
vários motores. Veja:
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Figura 2.13 – Ligação direta (à esquerda), ligação com contador paralelo (central)
e ligação em partida sequencial de vários motores (à direita), da soft-starter.Fonte: Franchi (2013, p. 192-194).
#PraCegoVer: a imagem ilustra três diagramas de comando direto, com contador
paralelo e com ligação sequencial para vários motores da soft-starter. Na �gura à
esquerda, de ligação direta, o esquema é conectado a 3 fases, seguindo para o
contator R da rede, relé de sobrecarga K1, posteriormente aos sistemas de proteção
(F1), uma chave estática e conectando-se ao motor. Na parte inferior, há um círculo
com a letra M, de onde saem linhas verticais, direcionadas para cima, chegando, as
três, até um retângulo horizontal, o qual representa a chave estática. Desse
retângulo, ao lado direito, sai uma linha pequena, horizontal e depois vertical,
direcionada para baixo, encontrando-se com mais três pequenos traços horizontais.
Desse retângulo que representa a chave estática, saem, ainda, mais três linhas
verticais, direcionadas para cima, com retângulo verticais pequenos, representando
F1. Mais acima, nessas três linhas, o K1 é representado por uma linha tracejada que
as corta horizontalmente, e segue para cima, relé de sobrecarga. Chegam, então, às
suas extremidades, R, onde aparece novamente a linha tracejada, horizontal,
contador da rede. Na �gura central, ligação com contator paralelo, é similar à ligação
direta, porém há um fusível F1 antes do contator da rede e contador em paralelo ao
fusível F2 e a chave estática. Na parte inferior, vemos um círculo com a letra M, de
onde saem linhas verticais, direcionadas para cima, chegando, as três, até um
retângulo horizontal, o qual representa a chave estática. Dessas linhas verticais,
saem linhas horizontais, direcionadas à direita, e, depois para cima, há um condutor
em paralelo, conectando-se, novamente, às linhas verticais que agora saem da
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chave estática, representada por um retângulo horizontal. Desse retângulo, ao lado
direito, sai uma linha pequena, horizontal e depois vertical, direcionada para baixo,
encontrando-se com mais três pequenos traços horizontais. Desse retângulo que
representa a chave estática, saem, ainda, mais três linhas verticais, direcionadas
para cima, com retângulos verticais pequenos, representando F2. Mais acima,
nessas três linhas, o K1 é representado por uma linha tracejada que as corta
horizontalmente, e segue para cima, relé de sobrecarga. Chegam, então, às suas
extremidades, R, onde aparece novamente a linha tracejada, horizontal, contador da
rede. Acima, os fusíveis NH, representados por linhas verticais F1, conectados a
linhas menores, horizontais. Na �gura à direita, ligação sequencial de vários
motores, são ilustradas as conexões de dois motores, ambos conectados aos relés.
Ligados à rede, há três fusíveis F1, F2 e F3 que, posteriormente, são conectados aos
contatores K1, K2 e K3, sendo o K1 conectado à soft-starter, seguindo para um
contator K4, posteriormente ao relé e conectado ao motor à esquerda. Com o
acionamento deste, o motor à direita, conectado ao contator K5, está conectado ao
relé que, por consequência, está conectado ao motor. Temos dois círculos, na parte
inferior, com a letra M em seus interiores, de onde saem linhas verticais,
direcionadas para cima, representando os relés, conectando-se com outras linhas
horizontais e verticais, como a K4 e K5. Mais acima, à esquerda, há um retângulo
horizontal que representa a chave estática, e dele saem linhas verticais direcionadas
também para cima, onde temos K1 representado por uma linha tracejada que as
corta horizontalmente e segue para cima, para os fusíveis F1, assim como as linhas
que saíram do primeiro círculo e mantiveram-se na vertical chegam até K2, também
representado por uma linha tracejada que as corta horizontalmente, e seguem para
cima, para os fusíveis F2. Do segundo círculo, as linhas que dele saíram e
mantiveram-se na vertical chegam até K3, também representado por uma linha
tracejada que as corta horizontalmente, e segue para cima, para os fusíveis F3.
Antes de chegarem a K3, as linhas passam pelo relé e por K5, representados,
também, por linhas tracejadas.
Portanto, a aplicação dos tipos de ligação é de extrema importância para o
correto dimensionamento desse tipo de partida de motores elétricos de indução
trifásicos.
15/05/2023, 15:24 E-book
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Fonte: freepik / Freepik.
Conforme descreve Franchi (2013), soft-starter é um equipamento eletrônico de
grande versatilidade, capaz de eliminar a aplicação das outras partidas indiretas
mencionadas anteriormente. Os seus circuitos eletrônicos podem aplicar os
métodos de partida estrela-triângulo e chave compensadora.
A seguir, veremos a linha do tempo da evolução dos sistemas de partida dos
motores elétricos trifásicos:
Partida eletrônica soft-starter
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1600: O cientista Willian Gilbert publicou uma obra com de�nições sobre a
força de atração magnética.
1663: Otto Guericke construiu a primeira máquina eletrostática.
1774: Martin Planta aperfeiçoou a máquina eletrostática construída por
Otto Guericke.
1799: O professor Alessandro Volta desenvolveu uma fonte de energia
capaz de fornecer corrente elétrica.
1820: O físico Hans Christian Oersted “observou que a agulha magnética de
uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando passava perto
de um condutor no qual circulava uma corrente elétrica”. Historicamente,
entende-se como este sendo o primeiro passo do desenvolvimento do
motor elétrico (PRAXEDES, 2011, p. 15).
1825: William Sturgeon constatou que um núcleo de ferro envolvido por um
�o condutor elétrico se transformava num imã quando se aplicava uma
corrente elétrica, surgindo assim o eletroímã.
1831: Michael Faraday descobriu a indução eletromagnética.
1833: W. Ritchie inventou o computador, “construindo um pequeno motor
elétrico em que o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um imã
permanente” (PRAXEDES, 2011, p. 15).
1838: Moritz Hermann Von Jacobi desenvolveu um motor elétrico que
utilizou em uma lancha.
1856: Werner Siemens construiu um gerador de corrente magnética.
1879: A empresa Siemens & Halske desenvolveu a primeira locomotiva
elétrica, com uma potência de 2 KW.
1886: o cientista Werner Siemens inventou o primeiro gerador de corrente
contínua.
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1887: “Nicola Tesla apresentou um pequeno protótipo de motor de indução
bifásico com rotor em curto circuito” (PRAXEDES, 2011, p. 16).
1889: Michael Von Dolivo Dobrowolsky desenvolveu e patenteou o motor de
corrente alternada, com rotor de gaiola.
1891: início da fabricação em série de motores assíncronos, por
Dobrowolsky.
E assim, estudante, �nalizamos nossos estudos nesse material, no que diz
respeito à partida de motores com Soft-Starter.
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Material
Complementar
W E B
Partida Estrela Triangulo: Comandos
Elétricos Estrela Triângulo
Ano: 2018
Comentário: Neste vídeo você poderá entender uma das
mais utilizadas partidas indiretas de motores elétricos de
indução trifásico: estrela-triângulo. As representações de
cálculos de corrente elétrica e de modelos matemáticos que
explicam a redução do pico de corrente na partida com a
ligação em triângulo e seguindo para uma ligação triângulo
são apresentadas e explicadas detalhadamente neste vídeo.
Para conhecer mais sobre o assunto, acesse o link a seguir:
ACESSAR
Acesso em: 22 jan. 2023.
https://www.youtube.com/watch?v=jJPSqkliswk
15/05/2023, 15:24 E-book
https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=jgOS%2fj9zmSHyNnZNHv4waA%3d%3d&l=Objqp4tDdvWCyztl61mqPw%3d%3d&cd=%2f…