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1/23 Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Partida Direta A partida direta é aquela que põe o motor elétrico em funcionamento de imediato ou no menor tempo possível. É o tipo de partida por meio da qual energizamos um motor elétrico trifásico diretamente pela tensão nominal da rede elétrica. A partida do motor é o espaço de tempo compreendido entre o instante em que o motor está desenergizado, ou seja, com o rotor parado até o instante em que o motor atinge plena velocidade ou rotação nominal. Esse sistema é indicado para máquinas e equipamentos que partem sob carga, pois, nesse caso, o motor desenvolve o torque nominal. No entanto, a corrente de partida é elevada e pode atingir valores de até dez vezes o valor da corrente nominal do motor. Observe o diagrama de potência para uma partida direta. É possível verificar pelo diagrama que o motor será ligado à rede elétrica através de um contator (K1): Apresentação Situação Prática Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas Tipos de Partida e Máquinas Elétricas 2/23 3~220 V/60 Hz L1 L2 L3 PE PE F1, 2, 3 K1 F10 M1 U1 1 1 3 3 5 5 2 4 6 2 4 6 V1 W1 M 3 4 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 3/23 Q11 F10 S0 S1 K1 11 95 L1 220 V/60 Hz 96 12 13 13 23 14 14 24 K1 K1 Q12 L2 E1 1 A1 A2 Q11 F10 S0 S1 K1 11 95 L1 220 V/60 Hz 96 12 13 13 23 14 14 24 K1 K1 Q12 L2 E1 A1 A2 Botão S1 sendo pressionado Fechamento dos contatos de comando Veja no gráfico a seguir que a corrente de partida do motor é alta, depois de algum tempo ele atinge a corrente nominal. Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 4/23 Corrente do motor Tempo Pleno funcionamento Partida do motor Ip In O sistema de partida direta é muito utilizado nas industrias, nas máquinas equipadas com motores de pequenas potências. A Norma Brasileira Regulamentadora 5410 (NBR 5410) recomenda que, para partida de motores alimentados pela rede pública de baixa tensão com potência acima de 5cv, devemos consultar a concessionária local de fornecimento de energia. Para potências superiores, dependendo da orientação da fornecedora de energia, é importante e obrigatória a utilização de um sistema alternativo para reduzir a corrente do motor na partida. Um dado importante e disponível na placa de identificação do motor é o Ip/In, que indica quantas vezes a corrente de partida (Ip) é maior que a corrente nominal (In) do motor. Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 5/23 Vejamos o funcionamento de cada um dos componentes do diagrama de comandos: Disjuntor Termomagnético (Q11) Protege o circuito de comando de sobrecorrentes na instalação, principalmente nos casos de curto-circuito em dispositivos do comando. Quando a corrente ultrapassar o valor nominal do disjuntor, ele se desliga, interrompendo a passagem da corrente e inativando o circuito. Quando for solucionado o problema da instalação, e só rearmar o disjuntor e o circuito voltará a funcionar. Contato de comando do relé térmico (F10): Abre o contato 95-96 e desliga a alimentação do circuito de comando, caso seja detectado sobrecorrente no circuito de potência. Depois de solucionado o problema da sobrecarga, basta rearmar o térmico pressionando o botão azul, na parte frontal do relé térmico, para que o circuito possa funcionar novamente. Botão Desligar (S0): Serve para desligar o motor. Quando pressionado, o botão abre o contato 11-12 (NF), interrompendo a tensão. Esse botão é do tipo pulsador e é vermelho. Botão Ligar (S1): Serve para ligar o motor. Quando pressionado, o botão fecha o contato 13-14 (NA), permitindo que a bobina K1 seja energizada. Esse botão é do tipo pulsador e é verde. Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 6/23 Bobina de comando do contator (K1): Fecha os contatos de potência, quando recebe tensão, para alimentar o motor, e fecha os contatos auxiliares 13-14 e 23-24 no comando. Contato 13-14 do contator (K1): Após soltar o dedo do botão S1, o contator fecha o contato 13-14, que serve para manter o caminho para a passagem da corrente. Esse contato é chamado de contato de selo ou de manutenção. Contato 23-24 do contator (K1): O contator fecha o contato 23-24 (NA) quando a bobina Q1 é energizada. Veja que no diagrama da figura mostrada anteriormente, esse contato foi usado para alimentar o sinalizador luminoso (lâmpada) E1. Sinalizador luminoso (E1): Acende uma luz verde ao receber tensão, indicando que o motor está em funcionamento. Partida Direta com Reversão Na partida direta com reversão, note que no diagrama de potência foi acrescentado um contator adicional. Este contator (K20) é responsável pela inversão do motor, visto que ele está invertendo pelo menos uma das fases do motor de indução trifásico (MIT): Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 7/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas L1 L2 L3 PE Q1 K10 M1 U1 V1 W1 PE M 3 ~ K20 1 I> I> I> 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 Diagrama principal No diagrama de comando, é possível notar uma simetria nos componentes utilizados para realizar a partida, porém agora temos um botão S1 para a partida direta no sentido horário e o botão S2 para a partida no sentido anti-horário: 8/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas +24 VDC F1 Q1 95 96 11 11 11 11 11 12 12 12 23 23 24 24 A1 A1 E1 E2 F2 0V A2 A2 12 14 14 14 14 12 13 13 13 13 K10 K10 K10 K10 K20 K20 K20 K20 S0 S1 S2 I> É possível notar que nas botoeiras S1 e S2, houve um intertravamento, ou seja, quando for acionado S1, se o contator K20 estiver energizado pelo contato de selo de K20, então este será desenergizado. Note que, neste circuito, não é necessário um botão “liga e desliga” para o sentido horário e um botão “liga e desliga” no sentido anti- horário; da mesma forma isto acontece para o botão S2. Veja a representação a seguir: 9/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas +24 VDC F1 Q1 95 Primeiro abre o N.F. 11-12 Depois fecha o N.A. 13-14 Detalhe do diagram A - Ordem de acionamento dos contatos 96 11 11 11 11 11 12 12 12 23 23 24 24 A1 A1 E1 E2 F2 0V A2 A2 12 14 14 14 14 12 13 13 13 13 K10 K10 K10 K10 K20 K20 K20 K20 S0 S1 S2 I> 11 11 12 14 14 13 13 K10 K20 S1 S2 Existem dois tipos de intertravamento elétrico: por contatos de botão e por contatos do contator. Partida Estrela-Triângulo (Y∆) Dependendo da potência de um motor, é obrigatório o uso de um sistema indireto de partida que reduza o pico de corrente durante o tempo da partida do motor elétrico. Nos casos em que a bitola dos condutores da instalação é insuficiente para suportar a corrente de partida do motor, o sistema estrela-triângulo é uma boa alternativa. 10/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas Assim, seja por imposição da concessionária de energia, seja pelas limitações da própria instalação elétrica, o fato é que a redução do pico de corrente traz vantagens aos usuários das instalações elétricas – consumidores ou fornecedores –, já que a queda de tensão, ou a interferência, por exemplo, faz com que os outros equipamentos instalados na mesma rede funcionem de forma deficiente.Outra vantagem do sistema de partida estrela-triângulo é que ele permite a utilização de condutores de bitola menores, o que reduz o custo da instalação. Ou, ainda, no caso de uma instalação já existente, possibilita o uso de motores de maior potência, sem a necessidade da troca dos condutores por aqueles de maior bitola. Esse tipo de partida pode ser aplicado em motores de qualquer potência, desde que possa receber as tensões indicadas – a menor tensão é do mesmo valor da tensão da rede, e a maior tensão corresponde a 3 (raiz de três) vezes maior do que a primeira. Como exemplos, temos motor que se liga às tensões 220 V/380 V, motor para tensões 440 V/760 V ou, ainda, motores especiais indicados para tensões como 380 V/660 V. O sistema de partida estrela-triângulo é recomendado para partida de motores em máquinas que partem em vazio ou sem carga, tais como tornos, fresadoras, retificadoras, furadeiras e outras máquinas. Esse sistema também pode ser aplicado a cargas ou máquinas com baixo conjugado resistente, por exemplo, dobradeiras e exaustores. A partida estrela-triângulo proporciona uma redução de corrente a um terço o valor da corrente de partida se comparada ao sistema de partida direta em triângulo, ou seja, há uma redução muito significativa. Veja a comparação da corrente de partida em uma partida direta e em uma partida estrela-triângulo. 11/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas Corrente (Ip) de partida do motor (A) Comutação de Estrela para Triângulo % Velocidade (rpm) > 90% rpm nominal Partida Estrela - Triângulo Ip Y/∆ 0 Pleno funcionamento Partida direta Ip direta In Para entender o funcionamento da partida Y∆, é preciso relémbrar a ligação do motor trifásico em 380 V e 220 V: 12/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas L1 L2 L3 L1 L2 L3 Estrela (Y) 380 V Triângulo (∆) 220 V 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Nessa partida, o motor trifásico, por meio dos contatores de potência, fica inicialmente fechado em estrela, com os terminais 4-5-6 curto-circuitados, ou seja, preparado para receber 380 V, tensão maior. No entanto, só aplicamos 220 V conectando R, S, T da rede elétrica nos terminais 1, 2 e 3 do motor. Depois de energizado, o motor começa a girar e, quando atinge no mínimo 90% da rotação nominal, o temporizador faz a comutação dos contatores. Assim, o motor passa a ser fechado em triângulo, recebendo 220 V nos seguintes terminais e com as respectivas fases: 1-6 R, 2-4 S, 3-5 T. Note que R, S e T já alimentavam respectivamente os terminais 1, 2 e 3 e que, na ligação em triângulo, só conectou o terminal 6 com o 1, o 4 com 2 e o 5 com o 3. Veja os diagramas de potência e comando para uma partida Y∆: 13/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 3~60 Hz 220 V 2~60 Hz 220 V F10 F7 S0 S1 K1 K2 K2 KT KT K1 K3 K3 95 96 11 12 13 14 13 14 11 12 15 16 A1 A2 A2 A2 A2 A1 A1 A1 13 14 31 32 31 32 23 23 24 24 L1 L1 L2 L2 L3 F10 F11 K1 K3 1 F7 3 5 1 3 5 2 4 6 2 U1 4 6 1 3 5 2 4 6 K2 1 3 5 2 4 6 V1 W1 3 2 1 6 4 5 M1 M 3 ~ 14/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas 3~60 Hz 220 V 2~60 Hz 220 V F10 F7 S0 S1 K1 K2 K2 KT KT K1 K3 K3 95 96 11 12 13 14 13 14 11 12 15 16 A1 A2 A2 A2 A2 A1 A1 A1 13 14 31 32 31 32 23 23 24 24 L1 L1 L2 L2 L3 F10 F11 K1 K3 1 F7 3 5 1 3 5 2 4 6 2 U1 4 6 1 3 5 2 4 6 K2 1 3 5 2 4 6 V1 W1 3 2 1 6 4 5 M1 M 3 ~ 15/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas Note, pelo diagrama de comando, que existe um temporizador. Transpassado o tempo determinado em que o motor atingir 90% de sua rotação nominal, o temporizador atua comutando os contatores de Y para ∆. Partida com Chave Compensadora A partida com chave compensadora é um sistema indireto para reduzir a corrente de partida sem perder muito o torque de um motor. Serve para muitas aplicações em que o sistema estrela-triângulo não pode ser usado devido à necessidade da máquina ou ao processo de partir o motor sob carga que requer, portanto, um torque mais elevado, como é o caso dos compressores de ar a pistão. A partida com chave compensadora é feita com o uso de um autotransformador, que fornece uma tensão menor para o motor. Se compararmos a partida por autotransformador com a partida Y∆, veremos que o autotransformador é mais vantajoso. Mesmo no tape de 65%, a tensão que alimenta o motor é, proporcionalmente, um pouco maior. O pico na comutação da tensão reduzida do tap para a plena tensão da rede é bem menor devido ao fato de a bobina do autotransformador ficar em série com o motor, funcionando como uma reatância, no instante da comutação. Outra vantagem em relação a Y∆ é que, com o autotransformador, o motor não desliga durante a comutação da tensão reduzida para a plena tensão. Isso garante ao motor um funcionamento ininterrupto durante toda a manobra desde a partida até a plena tensão. A questão fundamental que define a necessidade de uso do autotransformador é a necessidade de o processo ou a máquina partir com carga e exigir da máquina um bom torque ou conjugado do motor na partida. Veja a seguir os diagramas de potência e comando para um autotransformador: 16/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas L1 L2 L3 PE F10 F7 F7 S0 95 96 1 2 3 4 15 1816 61 62 A1 A1 A1 A1 71 71 72 72 83 83 53 53 53 83 84 84 84 54 54 54 X1 A2 A2 A2 A2 X2 S1 KT K2 K2 K2 K2 K2 K3 K3 K3 KTK1 K1 E1 K1 K1 Q12 L2 L1 Q11 220 V/60 Hz K1 K2 K3 T2 M1 U1 V1 W1 PE M 3 ~ 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 17/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas L1 L2 L3 PE F10 F7 F7 S0 95 96 1 2 3 4 15 1816 61 62 A1 A1 A1 A1 71 71 72 72 83 83 53 53 53 83 84 84 84 54 54 54 X1 A2 A2 A2 A2 X2 S1 KT K2 K2 K2 K2 K2 K3 K3 K3 KTK1 K1 E1 K1 K1 Q12 L2 L1 Q11 220 V/60 Hz K1 K2 K3 T2 M1 U1 V1 W1 PE M 3 ~ 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 Partida com Motor Dahalander O motor Dahlander é um tipo de motor de indução trifásico que tem como objetivo oferecer duas velocidades diferentes. Isso é possível graças às suas bobinas que são conectadas de maneira não convencional, pois podem funcionar com polarização ativa ou consequente. Na indústria, muitas máquinas do processo de fabricação 18/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas trabalham com mais de uma velocidade, às vezes duas, quatro, oito ou até mais. No motor Dahlander, de um mesmo enrolamento obtemos duas velocidades distintas, e a maior velocidade é sempre o dobro da menor. Esse motor é muito utilizado em tornos do tipo convencional que necessitam de diversas velocidades obtidas por meio de alavancas que alteram engrenagens. Como o motor Dahlander oferece duas velocidades, essa combinação resulta no dobro de velocidades que poderiam ser obtidas somente pelas engrenagens. Observe o diagrama de potência e comando de um motor Dahlander: 3~60 Hz 220 V L1 L2 L3 F1, 2, 3 K1 K2 1 F7 3 5 1 3 5 2 4 6 2 4 6 1 3 5 2 4 6 K3 1 3 5 2 4 6 2U 2V 2W 1U 1V 1W M 3 ~ F8 1 3 5 2 4 6 19/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática ReferênciasBibliográficas L1 F21 F7 F8 S0 S2 S2S1 S1 K1 K1 K1 K1K2 K2 K3 K2 K3 95 95 96 96 1 1 1 2 2 3 3 4 4 1414 31 31 31 A1 A2 A2 A2 A1 A1 32 32 23 24 F22 32 1313 2 2~ 60 Hz 220 V 20/23 Apresentação Situação Prática Tipos de Partida e Máquinas Elétricas Resolução da Situação Prática Referências Bibliográficas Observe que no circuito de potência, o contator K2 é responsável por ligar o motor em velocidade baixa, e K1 e K3, em velocidade alta. No comando, quando o usuário aperta o botão S1, primeiro abre-se S1, 1-2, e depois se fecha S1, 3-4, fazendo a energização da bobina de K2. Enquanto isso acontece, K2, 31-32 se abre, intertravando K1 e K3, e fechando o contato K2, 13- 14, de selo e mantendo K2 energizado, mesmo depois de o usuário soltar o botão. No mesmo instante, no circuito principal, K2 liga o motor para funcionar em velocidade baixa. Para fazermos a mudança para a velocidade alta, devemos pressionar o botão S2 que, por meio do intertravamento, desliga K2 e, com K2 desligado, as bobinas de K1 e K3 são energizadas e acionam o motor em velocidade alta. 21/23 Situação Prática para Exercitar Uma determinada empresa projetou um diagrama de comandos elétricos de uma partida estrela-triângulo para um motor de indução trifásico. Ao observar a máquina na qual seria inserida esta partida, verificou-se que a máquina também precisa de reversão na partida estrela-triângulo. Observando o diagrama de potência abaixo, responda o que será preciso acrescentar para que a empresa consiga entregar o projeto correto: 3~60 Hz 220 V 2~60 Hz 220 V F10 F7 S0 S1 K1 K2 K2 KT KT K1 K3 K3 95 96 11 12 13 14 13 14 11 12 15 16 A1 A2 A2 A2 A2 A1 A1 A1 13 14 31 32 31 32 23 23 24 24 L1 L1 L2 L2 L3 F10 F11 K1 K3 1 F7 3 5 1 3 5 2 4 6 2 U1 4 6 1 3 5 2 4 6 K2 1 3 5 2 4 6 V1 W1 3 2 1 6 4 5 M1 M 3 ~ 22/23 ( ) a) A empresa deve incluir um contator (K4) ligado em paralelo com o contator K1. ( ) b) É necessário incluir um contator (K4) em paralelo com K2. ( ) c) O contator (K4) deve ser ligado em paralelo com K3 e pelo menos uma das fases invertida. ( ) d) O contator (K4) precisa ficar em paralelo com K1 e ainda com uma das fases invertidas em relação ao K1. Assista agora à videoaula sobre Tipos de Partida e Máquinas Elétricas. 23/23 Referências Bibliográficas Se você desejar saber mais sobre Tipos de Partida e máquinas elétricas, consulte: - Tipos de Partidas de motores elétricos: https://www.youtube.com/watch?v=xrC2Zdl7tyE Se você ficou com alguma dúvida, acesse o Fale Conosco e pergunte a um especialista, mencionando o assunto: Tipos de Partida e máquinas elétricas.