Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
120723 – Laboratório Sistema de Conversão de Energia RELATÓRIO EXPERIMENTO 01 Motor de Indução Trifásico / Partida Y - ∆ Docente: Prof. Flávio Henrique Justiniano Ribeiro Nome Matrícula Luís Fernando Marzola da Cunha 120017156 Talyta Viana Cabral 130037753 Luiza Carolina Caetano Gonçalves 130143791 Fernando Alves de Castro 150059141 Letícia Dias Ataíde 140149414 Datas Realização do experimento 24/08/2017 Entrega do Relatório 14/09/2017 Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 1/12 Sumário 1. Introdução 3 2. Objetivos 4 3. Materiais 4 4. Métodos e Procedimentos 7 5. Resultados e Discussão 10 6. Conclusões 11 7. Bibliografia 12 Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 2/12 1. Introdução As máquinas revolucionaram o mundo, trazendo modernidade quando utilizadas na indústria. Um inventor austríaco chamado Nikola Tesla, resolveu em torno de 1880 estudar o campo girante aplicando sua teoria sobre ele. Com isso surgiu a máquina de indução, sendo esta financiada originalmente por George Westinghouse. Tal descoberta impulsionou a Revolução Industrial, tornando-se o principal tipo de conversor eletromecânico utilizado devido ao sistema de alimentação encontrado com maior frequência ser em CA ou corrente alternada. Significa portanto que essa máquina converte energia elétrica em energia mecânica, princípio de funcionamento do motor, o que justifica sua utilização em diversas aplicações. Podemos citar inúmeras vantagens relativas aos motores de indução. Estes costumam ser empregados nas situações em que se verificam potências pequenas ou médias, até mesmo quando a variação de velocidade não for necessária. Também chamados motores assíncronos, eles são robustos, possuem custos de produção e manutenção pequenos além de vida útil longa. O estator está ligado à fonte de alimentação CA. O rotor não está ligado eletricamente a nenhuma fonte de alimentação. Quando o enrolamento do estator é energizado através de uma alimentação trifásica, cria-se um campo magnético girante. À medida que o campo varre os condutores do rotor, é induzida uma fem nesses condutores ocasionando o aparecimento de uma corrente elétrica nos condutores. Os condutores do rotor, percorridos por corrente elétrica, interagem com o campo magnético girante do estator para produzir um torque eletromagnético que atua sobre os condutores do rotor fazendo-o girar. Entretanto, como o campo do estator gira continuamente, o rotor não consegue se alinhar com ele. A velocidade do rotor é sempre menor que a velocidade síncrona (velocidade do campo girante). De acordo com a Lei de Lenz, qualquer corrente induzida tende a se opor às variações do campo que a produziu. No caso de um motor de indução, a variação é a rotação do campo do estator, e a força exercida sobre o rotor pela reação entre o rotor e o campo do estator é tal que tenta cancelar o movimento contínuo do campo do estator. Esta é a razão pela qual o rotor acompanha o campo do estator, tão próximo quanto permitam o seu peso e a carga. O motor de indução tem corrente no rotor por indução, e é semelhante a um transformador com secundário girante. É impossível para o rotor de um motor de indução girar com a mesma velocidade do campo magnético girante. Se as velocidades fossem iguais, não haveria movimento relativo entre eles e, em conseqüência, não haveria fem induzida no rotor. Sem tensão induzida não há conjugado (torque) agindo sobre o rotor. O motor de indução também é conhecido por motor assíncrono, exatamente por não poder funcionar na velocidade síncrona. A diferença percentual entre as velocidades do campo girante e do rotor é chamada de deslizamento (S de “slip”). O deslizamento também é comumente chamado de escorregamento. Quanto menor for o escorregamento, mais se aproxima as velocidades do rotor e do campo girante (velocidade síncrona). A velocidade do motor de indução cai, com cargas pesadas. Realmente, apenas pequenas variações de velocidade são necessárias para produzir as variações na corrente induzida para atender às alterações normais de carga. A razão disto é a resistência muito baixa do enrolamento do rotor (barras de cobre). Por este motivo, os motores de indução são considerados motores de velocidade constante. A partida em motores elétricos trifásicos necessita de algum processo mitigador dos efeitos da elevação da corrente no momento da partida, utilizam-se das opções de controladores de partida como o Soft Starter, os quais possuem custo relativamente elevados, partida compensadora e uma das partidas mais baratas que é a partida estrela triângulo. Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 3/12 2. Objetivos Analisar o circuito de comando com contator e a partida Estrela – Triângulo automática do motor de indução trifásico. 3. Materiais Para a realização do experimento foram utilizados os seguintes materiais: Placa P022 – 2 fusíveis de 2[A] Placa P052 – 3 fusíveis de 6[A] Placa P061 – 1 Botão NA (Normalmente Aberto) Placa P020 – 1 Botão NF (Normalmente Fechado) Placa P053 – 3 contatores tripolares com 1 contato de comando NA acoplado (Normalmente Aberto) Placa P072 – 1 relé térmico Placa P057 – 1 relé de temporizador Placa P067 – 2 lâmpadas sinalizadoras de cor vermelha Placa P036 – 1 Amperímetro Analógico P003 - 1 motor de indução trifásico Motor de Indução Trifásico – Alto Rendimento [ Vtop – Voges] Modelo: V 80 b4 IP ( Grau de Proteção) : IP55 P (Potência Mecânica): 1,5[CV] Frequência: 60[Hz] Tensão (Operação Delta): 220[V] Corrente (Operação Delta): 4,25[A] Tensão (Operação Estrela): 380[V] Corrente (Operação Estrela): 2,45[A] Rendimento: 81,5% Cos f(Fator de Potência) : 0,84 Rpm:1720 Ip/In (Corrente de Partida/Corrente Nominal): 6,2 Obs.: Essas correntes informadas pelo fabricante são de operação a potência, tensão e frequência nominais. Fusível 2[A] e 6[A] O fusível é um dispositivo de segurança, pelo princípio do sacrifício;ou seja, protege o circuito e dispositivos mais caros de determinadas correntes queimando, rompendo o fluxo de corrente para o restante do circuito.Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 4/12 Botão NF Botão NF, é um botão/botoeira o qual está normalmente fechado, o que significa que o circuito está fechado e a corrente passa normalmente pelo dispositivo até o momento em que este é pressionado, momento o qual o circuito se encontra aberto e a corrente não é conduzida pelo dispositivo. Botão NA Botão NA, é um botão/botoeira o qual está normalmente aberta, o que significa que o circuito está aberto e a corrente não é conduzida pelo dispositivo até o momento em que este é pressionado, momento o qual o circuito se encontrará fechado e a corrente será conduzida pelo dispositivo. Contatores Tripolares com 1 comando NA acoplado [ WEG CWM12 ] Contatores são dispositivos de manobra mecânica acionados eletromagneticamente e construídos para trabalhar em altas frequências de operação.Geralmente são utilizados acompanhados de temporizadores, esses dispositivos fecham contatos que estão normalmente abertos, ou seja, desempenham basicamente a mesma função de um botão NA, embora sejam acionados por correntes do próprio circuito. Figura 1: Contator. Relé Temporizado [RTW-ET] São dispositivos de acionamento temporizado, o que permite o chaveamento, acionamento ou desarme de um circuito. Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 5/12 Figura 2: Relé Temporizado. Funções de Temporização ● RTW- RE: Retardo na energização ● RTW- PE: Pulso na energização ● RTW- CI: Cíclico ● RTW- RD: Retardo na desenergização ● RTW- ET: Estrela-triângulo ● RTW- CIL: Cíclico 1 ajuste ligado ● RTW- CID: Cíclico 1 ajuste desligado ● RTW- CIR: Cíclico 2 ajustes ligado ● RTW- RDI: Retardo na desenergização sem comando ● ERWT-MF1 / MF2: Multifunção com 8 funções configuráveis, multi temporização com ajuste de 0,1 s até 10 dias e multitensão de 24-240 V CA/CC (50/60 Hz) Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 6/12 Relé de Térmico [RW27D] Os relés térmicos são dispositivos de segurança acionados através de determinada sobretemperatura do sistema. Figura 3: Relé Térmico Lâmpadas Sinalizadoras As lâmpadas sinalizadoras são utilizadas para indicar a presença ou falta de corrente em determinado circuito. Amperímetro Analógico O amperímetro analógico é um dispositivo de medição utilizado para aferir a corrente em determinado trecho do circuito, a diferença do dispositivo analógico para o digital é a precisão. Os dispositivos analógicos costumam ser utilizados em correntes variáveis devido a fato de ser mais fácil observar as características dessa variação. 4. Métodos e Procedimentos Para a realização do experimento primeiramente foram analisados os diagramas dos circuitos de potência e o comando da partida estrela triângulo automática disponibilizados pelo professor. Logo após, foi realizado os seguintes procedimentos: a) Identificado os componentes e suas partes de acordo com a simbologia adotada; b) Montado o circuito de potência e analisado o seu funcionamento; c) Montado o circuito de comando e analisado o seu funcionamento; d) Anotado os dados dos equipamentos utilizados. Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 7/12 O circuito é montado com alguns elementos de segurança e alguns elementos de controle. Sabemos que a ligação estrela triângulo deve ser feita para minimizar os efeitos de correntes elevadas nas bobinas do motor e consequentemente minimizar a exigência dos condutores que compõem o motor. A ligação do motor em estrela é dada pelo curto circuito de três nós das bobinas conectadas, como mostrado na figura abaixo e possui tensão nominal de 380V Figura 4: Ligação em estrela (Y). Já a ligação do motor em delta ou triângulo é dada pela ligação entre as bobinas, como mostrado abaixo e possui tensão nominal de 220V Figura 5: Ligação em Delta ( ).Δ Os contatores tripolares tem a função de fazer os dois tipos de ligação, portanto para isso utiliza-se a ligação em estrela entre os contatores K1.1 e K1.3 e a ligação em delta entre os contatores K1.1 e K1.2, devido a essa configuração, percebe-se que as correntes chegam ao motor pelo contator K1.1 alimentando o motor que fecha a ligação (seja em estrela ou delta ) nos contatores K1.2 e K1.3. Inicialmente o motor recebe a alimentação de 220V da rede de alimentação em seus terminais, neste momento o motor está na configuração “fechamento estrela”, proporcionado através do acionamento dos contatores K1.1 e K1.3 conforme a figura 6: Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 8/12 Figura 6: Diagrama de circuito para partida estrela-triângulo. Para fazer o controle e transição da ligação estrela para delta, utiliza-se o temporizador que aciona a transição da ligação inicial em estrela para delta. Como dito anteriormente, a tensão inserida no motor neste instante é de 220V. No entanto, Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 9/12 sabemos que este fechamento existe para que seja possível a inserção do nível de tensão de 380V. O motor não pode permanecer longos períodos funcionando com tensão reduzida e fechado em estrela, por isso, após alguns segundos a partida deve assumir o fechamento triângulo permitindo ao motor elétrico que receba tensão elétrica nominal de 220V em cada uma de suas bobinas. Portanto, na partida estrela triângulo, após a partida do motor, teremos o fechamento triângulo sendo executado pelos contatores K1.1 e K1.2, observe a figura 04. 5. Resultados e Discussão O motor utilizado para o experimento possui uma relação entre corrente de partida e corrente nominal de 6.2 , fator que exige bastante dos circuitos internos e da rede de alimentação, para mitigar esse fator, fizemos a ligação em estrela com transição para delta. Pois segundo osdados tabelados pelo próprio fabricante, a corrente de nominal em estrela é de 2.45[A] e em delta 4.25[A],. Motor Indução Trifásico - 1.5CV - 60Hz - Ip/In = 6.2 Partida Estrela - Triângulo Estrela Delta Estrela Transição p/ Triângulo Nominal (Teórica) Partida (Teórica) Nominal (Teórica) Partida (Teórica) Partida (Experimental) Partida (Experimental) Tensão 380[V] - 220[V] - - - Corrente 2.45[A] 15.19[A] 4.25[A] 26.35[A] 5.1[A] 1.9[A] Sabemos que a rede fornece 220[V] nos terminais do motor, ligado primeiramente em configuração estrela. Embora a tensão fornecida seja de 220[V], sabemos que esta configuração (estrela) é utilizada para operar em 380[V]. Desta maneira a tensão entre as bobinas do motor é dividida de maneira que resulte em 127[V]. Portanto ao fornecer 220[V] a tensão de partida é reduzida e consequentemente a corrente de partida a ⅓ da corrente de partida. Em resumo, o que ocorre é o fato do motor trifásico ser projetado para trabalhar a 220[V] em delta, tensão fornecida usualmente pela rede. Portanto, podemos utilizar essa tensão que está disponível para diminuir a tensão fornecida ao motor em ligação estrela (visto que ele foi projetado para trabalhar em 380[V] se ligado em fechamento estrela), e consequentemente diminuir a corrente de partida do motor a ⅓ da corrente de partida do motor ligado em fechamento estrela se fornecido 380[V]. .2 p 2.45 . 6.2 15.19 [A]In IpY = 6 ⇒ I Y = = p 5.063[A]I (Y ) = 3 Ip = 3 15.19[A] = Obtivemos o valor de corrente, através do amperímetro analógico, de 5.1[A], na Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 10/12 ligação do motor em fechamento estrela com 220[V] para realizar a ligação estrela-.delta. Este valor representa 33.57% da partida indicada pelo fabricante, sendo que a teoria previa 33.33%. 6. Conclusões A partida estrela-triângulo tem como principal objetivo reduzir a corrente de partida do motor, para que assim a corrente de partida seja menor, fazendo com que a partida seja mais suave e consequentemente exija menos do motor e da rede de alimentação. A partida estrela triângulo proporciona a redução da corrente elétrica do motor elétrico trifásico através do tipo de fechamento do motor, ou seja, realiza a partida em dois estágios. Para isto, o motor deve possuir no mínimo seis terminais em sua caixa de ligação, para que assim seja possível, através do seu fechamento, receber até dois níveis de tensão (normalmente 220V e 380V). O fechamento triângulo tem por definição permitir com que o motor receba o menor nível de tensão de alimentação para qual foi projetado, por exemplo em um motor com tensão de alimentação 220/380V o fechamento triângulo permitirá a inserção da tensão 220V. Já O Fechamento estrela tem por definição permitir com que o motor receba o maior nível de tensão de alimentação para qual foi projetado, por exemplo em um motor com tensão de alimentação 220/380V o fechamento triângulo permitirá a inserção da tensão 380V. A vantagem da partida de motor estrela-triângulo é a redução da corrente de partida para 33% da corrente nominal, também a partida acontece com um torque menor que o torque nominal, com isso a partida é mais suave. Conhecer esse método de partida de motores de indução trifásico é importante, pois aumenta a vida útil do equipamento. Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 11/12 7. Bibliografia FITZGERALD, A. E.; JR., Charles Kingsley; UMANS, Stephen D. Máquinas Elétricas. 6. Ed. McGraw-Hill, New York, 2002; SANTOS, E. A. F. J.; LIMA, E.V.; EVARISTO J. W.; RIEGER M. M. Princípio de Funcionamento de Motores de Indução Trifásicos. Disponível em: <http://sinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_13704maquinas_pyonto_pdf_MAQ UINAS_PRONTO.pdf>. Acesso em: 07/09/2017. CASTRO, A. C.. Motor de Indução Trifásico (MIT). Disponível em: <http://www.ifba.edu.br/professores/castro/MIT.pdf>. Acesso em: 07/09/2017. MORAES, E. Partida Estrela Triângulo. Disponível em: <http://cursodecomandoseletricos.com.br/wp-content/uploads/2016/02/Partida-Estrela-Tri%C3%A2 ngulo-do-Zero-ao-Dimensionamento-versao1.0.pdf>. Acesso em: 07/09/2017. Laboratório Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 12/12
Compartilhar