15-SOFT START SOFT-STOP

Prévia do material em texto

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET-CE 
CURSO DE ELETROTÉCNICA - MANUAL DE COMANDOS ELÉTRICOS 
P-15 R11 PÁGINA: 
Prof. Gênova 
 
87
PRÁTICA 15 
 
COMANDO AUTOMÁTICO PARA PARTIDAS E PARADAS PROGRESSIVAS DE MIT ATRAVÉS DE 
CHAVE ESTÁTICA MICROPROCESSADA DO TIPO SOFT START / SOFT-STOP 
 
1. OBJETIVOS 
Conhecer os dispositivos de partida eletrônica ou chaves estáticas de partida do tipo soft-
starters, na instalação e ajustes de parametrização aplicada na partida e parada suave de motores de 
indução 3φ. 
 
2. COMENTÁRIOS TEÓRICOS 
As tradicionais chaves de partida eletromecânicas, do tipo Y-∆, compensadora, série-paralela e 
outras, podem ser substituídas pela geração de chaves de partida de estado sólido, denominadas de 
soft-starter, com características de serem microprocessadas (Fig. 2.1) 
 
 R S T e1 e4 
 5 6 
 
 
 
 3 4 
 
 
 
 
 1 2 
 
 96 
 A1 A2 
 95 
 K1 
 
 Fig. 2.2 
 
Além das funções básicas citadas as chaves eletrônicas tipo soft-starter disponíveis no mercado, são 
fornecidas com várias outras opções de funções de controle, como o ajuste do tempo de aceleração e 
desaceleração, ajuste de limitação de corrente, pulso de tensão na partida para cargas cuja inércia é 
elevada, dentre outras, que serão apresentados posteriormente. 
Os aspectos que diferenciam o soft-starter dos dispositivos eletromecânicos são apresentados a seguir: 
- A tensão pode ser regulada de forma contínua, entre um valor inicial pré-estabelecido como pedestal 
de tensão (25%, 40%, 55%, 75%) até atingir 100% da tensão de linha, proporcionando uma rampa de 
aceleração suave ao motor; 
- A tensão e a corrente nos terminais do motor, apesar de reduzidos durante o processo de partida, 
passam a apresentar um conteúdo harmônico. 
- O conteúdo de harmônicas produzidas pela fonte chaveada de controle dos tiristores, sempre acarreta 
algum tipo de impacto sobre os motores de indução e sobre a rede de alimentação, podendo influenciar 
negativamente na qualidade de energia fornecida. 
Motor 
3 ~ 
Controle geral 
do soft start 
O princípio peculiar de funcionamento da chave de estado sólido 
é explicado pelo controle do ajuste do ângulo de disparo de um 
par de tiristores em ligação antiparalela, instalados em cada 
fase de alimentação do estator (Fig. 2.2). Dessa forma 
consegue-se uma redução do valor eficaz da tensão aplicada 
aos bornes do motor, possibilitando partidas e paradas suaves. 
As chaves são disponibilizadas com vários valores de ajuste da 
tensão de pedestal para partida, rampa de aceleração 
progressiva e suave até o motor alcançar a plena tensão. 
Função semelhante é disponibilizada para paradas, com degrau 
de tensão na desaceleração e rampa de desaceleração até o 
motor atingir 25% da tensão nominal quando é desligado. 
Fig.2.1 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET-CE 
CURSO DE ELETROTÉCNICA - MANUAL DE COMANDOS ELÉTRICOS 
P-15 R11 PÁGINA: 
Prof. Gênova 
 
88 
O tiristor é um dispositivo a estado sólido contendo 3 terminais que pode conduzir corrente do terminal 
ânodo para o terminal cátodo, após ter sido aplicado um sinal de tensão no terminal do gatilho. O pulso 
no gatilho é controlado pelo ângulo elétrico de disparo α, que por convenção é medido a partir do ângulo 
correspondente ao início da curva na forma de onda senoidal, correspondente a tensão de linha, cujo 
valor avança na direção de deslocamento da onda de CA em função do tempo. 
Desta forma utiliza-se o sistema de controle de um microprocessador, que controla de forma bem 
definida, os tempos de disparo do gatilho de cada tiristor, passando para o sentido de condução ou de 
corte, no sentido de bloqueio, sendo que no sentido de condução o sistema injeta nos terminais do motor 
pulsos de tensão que vão evoluindo de valor com o avanço da curva senoidal no tempo, até atingir o 
valor da tensão plena de alimentação da carga. 
A tensão resultante aplicada ao motor tem a forma distorcida devido ao chaveamento dos tiristores, de 
modo que as perdas do motor tendem a ser mais alta do que o normal. 
Como vantagem do uso do soft-starter, verifica-se que: 
- Diminui os esforços mecânicos (trancos) sobre a carga e o motor, evitando danos a estes 
equipamentos; Diminui o impacto da partida do motor sobre a rede elétrica (partidas suaves); Permite 
que um grande número de funções de controle sejam implementadas; Permite paradas suaves; Permite 
comando estático através de controlador programável. 
Como desvantagens do uso do soft starter, podemos citar: 
- Custo inicial mais elevado do que os sistemas convencionais; Exige mão de obra especializada em 
eletrônica de potência para testes e manutenção; Devido o chaveamento dos tiristores produz conteúdo 
harmônico para o sistema e aumenta as perdas do motor; 
Alguns fabricantes utilizam 2 pares de tiristores em conexão anti-paralelo em apenas 2 fases, 
permanecendo uma fase conectada diretamente entre a entrada e a saída da chave, mesmo assim a 
regulagem de tensão é proporcionada aos 3 terminais de alimentação do motor. 
Para a escolha do uso da chave soft-starter: 
A indústria, o comércio e as aplicações prediais de um modo geral vem passando por constantes 
mudanças em suas instalações. A competitividade impulsiona estes setores, principalmente o industrial 
e comercial, a passar por processos de modernização, levando-os a aquisição de equipamentos mais 
modernos e sofisticados para o acionamento de máquinas, como é o caso do soft-starter, do inversor de 
freqüência e outros. O avanço tecnológico da eletrônica de potência vem propiciando o surgimento de 
equipamentos destinados a modernizar as técnicas convencionais de acionamento de motores de 
indução trifásico. A escolha adequada do equipamento para acionar o motor é um fator que deve ser 
muito bem analisado, pois um investimento mais caro do que o esperado e de forma desnecessária, 
pode levar a aquisição de um produto que disponha de funções que nunca serão utilizadas naquela 
aplicação particular. Citamos o exemplo de um sistema de partida convencional (chave Y-∆) que vai ser 
modernizado devido a necessidade de melhorar o sistema de partida, para reduzir a queda de tensão 
provocada na rede e aliviar o carregamento do transformador de distribuição. As alternativas 
apresentadas são a de adotar o uso da chave soft-starter ou do inversor de freqüência. Como o requisito 
é de melhorar o sistema de partida, sem necessidade de controle de velocidade variável, a indicação é o 
uso do soft-starter, que além de fornecer diversos ajustes para a tensão de pedestal, possibilita rampa 
de aceleração e desaceleração, pulso de tensão na partida para carga com inércia elevada, dentre 
outras, o que torna a solução certamente a mais adequada e econômica. 
Para o dimensionamento do soft-starter é considerado basicamente: 
- A corrente que este deverá controlar, que é uma característica da corrente de partida do MIT; 
- A duração da fase de partida, ou seja, uma característica vinculada a curva característica da carga 
mecânica e a inércia total do sistema mecânico. 
Neste item serão comentadas as diversas funções agregadas aos soft-starter disponíveis no mercado: 
- Função soft-starter: O tempo de aceleração do motor pode ser controlado; 
- Função de limitação de corrente: Função básica encontrada em quase todos os controladores; 
- Funçãopartida de bombas hidráulicas: Minimiza o golpe de ariete em sistemas hidráulicos; 
- Função soft-stop: Permite que o tempo de desaceleração do motor possa ser controlado. Isto é feito 
reduzindo gradativamente a tensão do motor ao invés de um desligamento repentino; 
- Função energy-saver: O controle de tensão pode atuar de forma a tentar melhorar o fator de potência, 
em condições de baixa carga mecânica. Quando esta função esta ativa, o controlador observa o fator de 
potência do motor. Lentamente o controlador reduz a tensão aplicada ao motor observando o fator de 
potência para verificar se este aumenta. O processo continua até que o fator de potência se estabilize. 
De certa forma o que se faz é reduzir as perdas de magnetização do motor, pois o nível de fluxo diminui 
quando se reduz a tensão; 
- Função kick-star: A tensão aplicada ao motor aumenta rapidamente durante os instantes iniciais da 
partida, com a finalidade de produzir um conjugado elevado, suficiente para vencer os atritos do sistema 
mecânico. Após este período inicial, o controle de tensão volta a seguir a curva convencional de 
crescimento. 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET-CE 
CURSO DE ELETROTÉCNICA - MANUAL DE COMANDOS ELÉTRICOS 
P-15 R11 PÁGINA: 
Prof. Gênova 
 
89
- Função braking: O disparo dos tiristores pode ser feira de forma assimétrica, aplicando ao MIT uma 
tensão trifásica desequilibrada. Este desequilíbrio de tensão pode ser interpretado como se 
estivéssemos aplicando ao motor uma componente de sequência negativa ou de sequência zero 
(corrente de falta). O resultado dessa técnica de disparo é fazer com que o MIT atue como freio elétrico. 
- Função slow-speed: O disparo dos tiristores pode ser feito usando técnicas do tipo de controle de 
freqüência e de controle de fase. O resultado é que a tensão vista pelo motor passa a ter uma 
freqüência que é submúltipla da freqüência da rede, passando a girar com velocidade reduzida; 
- Outras das funções de proteção e comando do motor, tais como: falta de fase, relé térmico e detecção 
de sobrecarga mecânica, contato auxiliar para by-pass da eletrônica de potência, podem ser 
incorporadas ao soft-starter. 
 
3. MATERIAL EMPREGADO 
02 Contator para 220Vca, 01 Relé bimetálico, 01 Fusível diazed de 4 A – completo, 03 Fusível NH de 16 
A – completo, 01 Botoeira NF, 01 Botoeira NA/NF, 01 Sinaleiro vermelho para 220Vca, 01 Chave Soft-
starter microprocessada, para 380Vca, 01 MIT com tensões de placa 380/660Vca. 
 
4. ALERTA DE RISCOS E PERIGOS 
A montagem e os acionamentos que você vai trabalhar durante a prática de laboratório, envolvem 
partes condutoras de circuitos elétricos que não estarão protegidas contra contatos acidentais e 
choques elétricos. Você vai manusear circuitos com tensões de fase e de linha de 220V e 380V, 
respectivamente. Ao fazer a montagem sempre trabalhe com os disjuntores de alimentação do quadro 
desligados. O trabalho em equipe é de fundamental importância para a sua segurança e de seus 
companheiros. Antes de energizar o circuito chame o instrutor para conferir e checar as ligações. 
 
5. PROCEDIMENTO DA PRÁTICA 
5.1- Montagem da chave Soft-starter SSW-01 da WEG: Faça a montagem do circuito da Fig. 5.1: 
 
R ~ 220/380V – 60Hz 
S 
T 
N 
 
 e1 e21 
 A2 bo 
 K1 
 
 A1 
 e4 95 b1 
 96 
 
 
 b2 
 
 L1 L 2 L3 
 1 2 3 4 5 6 7 8 
 
 RL2 RL1 
 
 CHAVE SOFT STARTER SSW-01 - WEG 
 
 U V W 
 
 
 
 
 
Ligação dos bornes de controle: (1,2,3,4,5,6,7,8) 
Partida por rampa de aceleração: b1 (5-6) 
Parada por supressão de tensão (degrau de tensão): bo 
Parada por rampa de desaceleração: b2 (3-4) 
Contato relé interno final de rampa de aceleração (ligar by-pass): RL1 (7-8) 
 Contato relé interno estado operando (retenção contator de linha): RL2 (5-6) 
 
MIT 
~3φφφφ 
Fig. 5.1 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET-CE 
CURSO DE ELETROTÉCNICA - MANUAL DE COMANDOS ELÉTRICOS 
P-15 R11 PÁGINA: 
Prof. Gênova 
 
90 
Limitação de corrente: 
• Um potenciômetro ajusta a corrente máxima que a chave permitira fluir pelo motor. 
As tabelas indicando os ajustes da chave SSW-01, está disponível na porta do quadro didático: 
 
Chave Dip-Switch 1: 
• Ajuste da rampa de aceleração: chaves 1.1, 1.2 e 1.3 (de 0,5 a 60seg.). 
• Ajuste da rampa de desaceleração: chaves: 1.4, 1.5, 1.6 (de 1 a 120seg.). 
• Ajuste do pedestal de tensão para partida: chave 1.7 e 1.8 (25%, 40%, 55% e 75%) 
 
Chave Dip-Switch 2: 
• Ajusta o tempo de rampa de aceleração e desaceleração X 4: chave 2.1 ajustada para cima 
associada as chaves 1.1, 1.2 e 1.3 (aceleração) e 1.4, 1.5 e 1.6 (desaceleração); 
• Ajusta a conservação da rampa de limitação de corrente X 4: chave 2.2 ajustada para cima; 
• Ajusta o degrau de tensão na desaceleração: chaves 2.3 e 2.4 (80%, 70%, 60% e 50%); 
• Ajusta o pulso de tensão na partida: chave 2.5 (para cima=habilitado) e (para baixo=desabilitado); 
• Ajusta o nível do pulso na partida: chave 2.6 (para baixo=90%, para cima=70%); 
• Ajusta o tempo do pulso de tensão na partida: chave 2.7 e 2.8 (de 0,25 a 2seg.) 
Sinalização por LEDs: 
O soft starter SSW-01 utiliza 5 LEDs para sinalizar os estágios e a operação da chave: 
LED 1 = Permanece aceso durante o tempo de rampa de aceleração. Se o LED piscar indica seqüência 
de fases de entrada invertida. Nesse caso deverá ser feita a permuta de 2 pares de fases de entrada. 
LED 2 = Acende indicando que a chave está ligada. 
LED 3 = Acende indicando que a chave recebeu um comando de partida e nenhuma falha foi detectada 
pela autodiagnóse do soft-starter. 
LED 4 = Acende quando a corrente de linha está no nível de limitação de corrente da chave. 
LED 5 = Acende quando o motor estiver a plena tensão. 
Regime de partidas: 
A chave SSW-01 é especificada para suportar 10 partidas por hora, espaçadas uniformemente. 
 
5.2. Montagem da chave Soft-starter LH4-N2 da Telemecanique: 
A montagem da prática empregando o soft-starter da Telemecanique deve seguir o esquema da Fig. 
5.2, que corresponde ao esquema do catálogo do fabricante.~ 380V – 60 Hz 
 
 
 
 ~ 220V 
 e21 e1 
 A1 
 1 3 5 
 K1 
 2 4 6 
 
 95 A2 
 e4 e4 
 96 
 b1 L1 L2 L3 
 04 
 b3 
 b22 
 b22 
 A1 05 T1 
 K1 
 
 A2 
 
 
 FIG. 5.2 
 
LH4-N2 
M1 
3 ~ 
R 
S 
T 
 
N 
T1 T2 T3 
01 
 
02 
 
03 
b22 = Botão conjugado que deve 
ser acionado simultaneamente 
para que o controle do softstarter 
entenda o comando de partir por 
rampa de aceleração. 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET-CE 
CURSO DE ELETROTÉCNICA - MANUAL DE COMANDOS ELÉTRICOS 
P-15 R11 PÁGINA: 
Prof. Gênova 
 
91
Instruções para acionamento da chave: 
• Acionamento por rampa de aceleração: pressione b22 (botão duplo NA); 
• Parada por degrau de tensão: pressione b1 (botão NF); 
• Parada por rampa de desaceleração: pressione b3 (botão NF) 
 
Ajustes e parametrização do soft starter: 
O soft-starter modelo LH4-N2 da Telemecanique, possui os ajustes de rampa de aceleração, conjugado 
de partida (pedestal de tensão) e rampa de desaceleração através de 3 (três) potenciômetros 
instalados na parte frontal da chave e protegidos com uma tampa que pode ser lacrada para evitar risco 
de desregulagem. 
 
Regime de partidas: 
A chave LH4-N2 é projetada para 360s de partidas e de paradas por hora, regularmente espaçadas, ou 
15 partidas de 24s, ou 360 partidas de 1s, ou 180 partidas e desacelerações de 1s. 
A seguir são apresentados os ajustes destes parâmetros: 
 
Potenciômetro 1 Potenciômetro 2 Potenciômetro 3 Ajuste do 
potenciômetro Rampa de 
aceleração 
Conjugado de 
partida 
Tensão de Pedestal Rampa de 
desaceleração 
Posição Tempo de 
aceleração (seg.) 
% Cp % Un Tempo de 
desaceleração (seg.) 
Sem aceleração - - - 0 
A 1 30% 55% 1 
B 2 43% 65% 2 
C 3 55% 75% 3 
D 4 68% 82% 4 
E 5 80% 90% 5 
 
Potenciômetro 1 (de cima): Ajuste da rampa de aceleração com regulagem de 1 a 5seg. 
Potenciômetro 2 (do meio): Ajuste do conjugado de partida ou tensão de pedestal com regulagem de 0,3 
a 0,8 de Cp ou variação de pedestal de 55 a 90% da Un. 
Potenciômetro 3 (de baixo): Ajuste da rampa de desaceleração com regulagem de 0 a 5 seg. 
Para aplicar o ajuste basta girar o potenciômetro para a faixa adequada (A, B, C, D, E) 
 
• Sinalização por LEDs: 
O soft-starter LH4-NE utiliza 2 (dois) LEDs para sinalização visual do estado da chave: 
- LED verde: Aceso indica que a chave está energizada; 
- LED amarelo: Aceso indica que o motor já está em plena velocidade (plena tensão) 
 
6. VERIFIQUE OS SEUS CONHECIMENTOS 
 
6.1- Explique o que é soft-starter; 
 
6.2- Que tipo de ligação é feita com os tiristores? 
 
6.3- Quais as vantagens da utilização da chave de partida soft-starter? 
 
6.4- Quais as desvantagens do soft-starter? 
 
6.5- Qual a função do microprocessador no soft-starter? 
 
6.6- O que deve ser levado em consideração para o dimensionamento do soft-starter? 
 
6.7- No circuito integrado para acionamento do soft-starter, qual o contato de selo do circuito? 
 
6.8- Explique como escolher o pedestal de tensão inicial adequado para partida satisfatória do MIT. 
 
6.9- Explique como é feita a rampa de desaceleração do motor no soft-starter. 
 
6.10- O que limita o número de partidas por hora no soft-starter e qual a especificação do regime de 
partida do SSW-01 e do LH4-N2? 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET-CE 
CURSO DE ELETROTÉCNICA - MANUAL DE COMANDOS ELÉTRICOS 
P-15 R11 PÁGINA: 
Prof. Gênova 
 
92 
 
6.11- Faça o diagrama integrado para acionamento de um MIT através da chave soft-starter da 
telemecaniqe, modelo LH4-N2, com reversão no sentido de marcha sem desaceleração. 
DICAS: 
• Utilize 2 contatores (K1 e K2) como no circuito convencional para reversão; 
• Utilize 1 botão NF para parada por degrau de tensão e 2 botões NA (b2 e b3) para partida por 
rampa de aceleração horária e anti-horária. 
• Faça um jumper curtocircuitando os bornes 01 e 03 do LH4-N2; 
 
6.12- Indique qual o tipo de ligação das bobinas e dimensione a chave softstarter adequada para uma 
aplicação dos seguintes motores: 
• Rede trifásica de 380V 
• MIT de 10 CV, 380/660V; 
• MIT de 20 CV, 220/380V 
• MIT de 50CV, 380/660V. 
 
 
 
 
TABELA PARA ESCOLHA DO SOFT STARTER 
Catálogo LH4-N - Telemecanique – GROUPE SCHNEIDER 
 
 
Partidas progressivas de 1,1 a 11 kW 
Potências normalizadas dos motores 50/60 Hz 
Trifásicos Monofásico Corrente Referencia 
230V 230V 400V 400V 400V 230V Nominal Fabricante 
kW hp kW hp hp kW A 
1,1 1,5 3 3 4 0,75 6 LH4-N106 
 
2,2 3 5,5 5 7,5 1,5 12 LH4-N112 
 
5,5 7,5 11 10 15 3 22 LH4-N125 
 
 
Partidas-paradas progressivas de 1,1 a 11 kW 
Potências normalizadas dos motores 50/60 Hz 
Trifásicos Corrente Referencia 
230V 230V 400V 400V 400V Nominal Fabricante 
kW hp kW hp hp A 
1,1 1,5 3 3 4 6 LH4-N206 
 
2,2 3 5,5 5 7,5 12 LH4-N212 
 
5,5 7,5 11 10 15 22 LH4-N225 
 
 
Partidas-paradas progressivas de 15 a 75 kW 
Potências normalizadas dos motores 50/60 Hz 
Trifásicos Corrente Referencia 
230V 400V 460V 575V 690V Nominal Fabricante 
kW hp kW hp hp hp kW A 
- - 15 15 - - - 32 LH4-N230 
7,5 10 15 15 20 30 30 32 LH4-N230 
- - 22 25 - - - 44 LH4-N244 
11 15 22 25 30 40 37 44 LH4-N244 
- - 37 40 - - - 72 LH4-N272 
15 25 37 40 50 60 55 72 LH4-N272 
- - 45 50 - - - 85 LH4-N285 
22 30 45 50 60 75 75 85 LH4-N285