Corrente Alta Motores de Indução (2)

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO
UNIRADIAL DE SÃO PAULO 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA.
MIRIAN MARQUES DA CRUZ
RA 201101368306
 MAQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS
 
SÃO PAULO
2019
MIRIAN MARQUES DA CRUZ
 MAQUINAS ELÉTRICAS E ACIONAMENTOS
 Trabalho sobre Corrente Alta na Partida de Motores de Indução e Formas de Reduzir Esta Corrente. Programa de Graduação em Engenharia Elétrica do Centro Universitário Estácio Uniradial de São Paulo.
Orientador (a): Professor Brandão
SÃO PAULO
2019
SUMÁRIO
1.0 INTRODUÇÃO	4
2.0 PARTIDA DIRETA	4
2.1 Partida Direta	4
3.1 Partida Compensadora	6
4.0 ESTRELA-TRIÂNGULO	8
4.1 Partida estrela-triângulo	8
5.0 SOFT-STARTERS	9
5.1 Partida Soft-starters	9
6.0 INVERSOR DE FREQUÊNCIA	11
6.1 Partida Inversor de Frequência	11
7.0 REFERÊNCIAS	12
1.0 INTRODUÇÃO
O trabalho proposto tem como meta analisar as correntes altas de motores de indução e os tipos de partidas. 
É comum encontrarmos motores com corrente de partida igual a 7 ou 8 vezes a corrente nominal.
Porém, para os motores de produção seriada, normalmente encontrados no mercado, a corrente de partida situa-se entre 5,5 e 7,00 vezes a corrente nominal. (5,5 x IN < IP < 7,00 x IN).
São três os métodos de partida mais utilizados no acionamento de motores elétricos de indução:
Além dos sistemas tradicionais de chaves estrela-triângulo e compensadora por autotransformador, começa a surgir no mercado os sistemas de demarradores de estado sólido, conhecidos como softstart. Os Soft Starter fazem as mesmas funções de fornecer corrente reduzida durante o período de partida do motor elétrico, porém a corrente é controlada por meio de SCR's (Retificadores Controlados de Silício). Quando for o caso, observar que a partida de motores com estes dispositivos submete o alternador a uma carga deformante (também chamada carga não linear), que poderá introduzir distorções não suportadas por outros consumidores. (Os efeitos da distorção harmônica, resultante da utilização de SCR's, são abordados em outro estudo sobre
2.0 PARTIDA DIRETA
2.1 Partida Direta
Partida direta é o método de partida de motores de corrente continua e alternada qual o motor é conectado diretamente à rede. Ou seja, ela se dá quando aplicamos a tensão nominal sobre os enrolamentos do motor, de maneira direta.
A partida direta deve ser utilizada nos casos abaixo:
Baixa potência do motor a limitar as perturbações originais pelo pico de corrente.
A máquina movimentada não necessita de uma aceleração progressiva e está equipada com um dispositivo mecânico (redutor) que envia uma partida muito rápida
O conjugado de partida é elevado. 
Assim fica fácil enumerar as vantagens de uma chave de partida direta:
Equipamentos simples e de fácil construção e projeto;
Conjugado de partida elevado;
Partida rápida;
Baixo custo.
Na partida direta, a elevada corrente de partida do motor tem as seguintes desvantagens:
Acentuada queda de tensão no sistema de alimentação da rede, que ocasiona interferências em equipamentos instalados no sistema.
Os sistemas de acionamento como cabos e dispositivos, devem ser superdimensionados, elevando o custo do sistema.
Imposição das concessionárias que limitam a queda de tensão na rede.
Partida Direta:
É o método de acionamento de motores de corrente alternada, na qual o motor é conectado diretamente a rede elétrica. Ou seja, ela se dá quando aplicamos a tensão nominal sobre os enrolamentos do estator do motor, de maneira direta.
Neste tipo de partida, a corrente de pico (Ip) pode variar de 6 a 10 vezes a corrente nominal do motor, sendo a forma mais simples de partir um motor.
Componentes:
01 Motor elétrico trifásico 
02 Botões tipo pulso
01 Botão tipo soco (Emergência)
01 Relé térmico
01 Contator com 3 contatos N/A
01 Bloco de contato auxiliar N/A
Funcionamento da partida:
Inicialmente o botão de liga (-S2) e os contatos do contator -K1 estão abertos, ao se pressionar o botão de liga a tensão alimenta a bobina do contator -K1, que faz com que os contatos comutem de aberto para fechado e o motor entre em funcionamento.
No diagrama de comando temos um contato de selo (-K1), que faz com que a bobina continue alimentada mesmo que o botão liga (-S2) não esteja mais sendo pressionado, fazendo que o motor continue funcionando.
O botão -S1 é usado para desligar o motor, e o botão -S0 é o botão de emergência. 
Já o relé térmico (DMT1) é usado para a proteção de sobrecarga elétrica aplicado a motores elétricos. Este dispositivo de proteção visa evitar o sobreaquecimento dos enrolamentos do motor quando ocorre uma circulação de corrente elétrica acima da tolerada nos seus enrolamentos.
Diagrama de Comando: partida direta
3.0 COMPENSADORA
3.1 Partida Compensadora
Esta chave de partida alimenta as bobinas do motor com tensão reduzida na partida. A redução da tensão é feita por meio da ligação de um autotransformador em série com as bobinas. Depois de realizada a partida, as bobinas do motor recebem tensão nominal. Na maior parte dos casos a chave de partida compensadora é composta dos seguintes equipamentos:
Um autotransformador ligado em Y;
Três contatores;
Um relé de sobrecarga;
Três fusíveis de retardo;
Relé de tempo
O autotransformador de partida possui um núcleo magnético plano, formado por três colunas de chapas de aço silício fechadas no topo. Três enrolamentos estão localizados nas colunas. Os terminais inferiores desses enrolamentos são conectados em Y, formando um centro que é suspenso. Ao longo do enrolamento do autotransformador, são feitos TAPS operacionais nas alturas das tensões de 50%, 65% e 80% da tensão aplicada na fase. São colocados sensores como sondas térmicas que acompanham o crescimento da temperatura dos enrolamentos do autotransformador e impedem o acionamento se a sua temperatura ultrapassar determinado valor. 
Diagrama de Comando: partida compensadora
4.0 ESTRELA-TRIÂNGULO
4.1 Partida estrela-triângulo
Consiste na alimentação do motor com uma redução de tensão nas bobinas durante a sua partida. O motor parte em estrela, isto é, com uma tensão de 58% da tensão nominal, e após um certo tempo a ligação é convertida em triangulo, assumindo a tensão nominal. Essa chave proporciona uma rotação na corrente de partida de aproximadamente 33% de seu valor. Deve ser usada em aplicações que tenham um conjugado resistente (conjugado da carga) de até um terço do conjugado de partida. 
A chave estrela-triangulo, na partida, é utilizada quase que exclusivamente para partidas de maquinas a vazio, isto é, sem carga. Uma vez que o conjugado de partida é proporcional ao quadrado da tensão de alimentação, teremos um conjugado de mais ou menos 20 a 50% do conjugado nominal. Somente depois de ter atingido a tensão nominal é que a carga pode ser aplicada.
A velocidade do motor estabiliza-se quando os conjugados motor e resistente se equilibram, geralmente entre 75% e 85% da velocidade nominal. Os enrolamentos são ligados em triangulo e o motor recupera as suas características nominais. A passagem da ligação estrela para a ligação em triangulo é controlada por um temporizador.
Diagrama de comando: estrela-triângulo
Funcionamento:
Pressionando B1, as bobinas dos contatares K1, K2 (Ligação em estrela) e do relê temporizador D1 serão alimentadas, fechando o contato de selo de K1(NA) e de K2(NA).
Após o tempo programado o contato NF de D1 será aberto, a alimentação da bobina de K2 será cortada, ao mesmo tempo o contato NA de D1 será fechado, alimentando a bobina de K3 (ligação em triangulo) K3 será mantendo energizado através  de seu contato de selo NA.
5.0 SOFT-STARTERS
5.1 Partida Soft-startersAs chaves de partida soft-starters são destinadas ao comando de motores de corrente continua e corrente alternada, assegurando a aceleração e desaceleração progressivas e permitindo uma adaptação da velocidade as condições de operação.
A alimentação do motor, quando é colocado em funcionamento, é feita por aumento progressivo da tensão, o que permite uma partida sem golpes e reduz o pico de corrente. Isso é obtido por intermédio de um conversor com transistor em antiparalelo, montados de dois a dois cada fase da rede.
A subida progressiva da tensão pode ser controlada pela rampa de aceleração ou dependente do valor da corrente de limitação, ou ligada a esses parâmetros. Assim, a soft-starters assegura:
O controle das características de funcionamento, principalmente durante os períodos de partida e de parada;
A proteção térmica do motor e do controlador;
A proteção mecânica da máquina movimentada por supressão dos golpes e redução da corrente de partida.
Diagrama de comando: soft-starters
O soft starter é um dispositivo eletrônico composto por pontes de tiristores (SCR’s) acionadas por um circuito eletrônico, com a finalidade de controlar a tensão de partida do motor, bem como sua desernegização. Fazendo assim, com que a energização e desenergização do motor sejam suavizadas. O soft starter pode substituir os tradicionais modos de ligação estrela-triangulo, chave compensadora e partida direta. Com o soft starter é possível também limitar a corrente de partida, evitando assim, picos de corrente. Além de possibilitar a partida e parada suave, e também promover a proteção do sistema. Para se obter uma partida suave é necessário um torque de partida reduzido no motor. Para atingir esse objetivo é necessário controlar a tensão aplicada no motor, consequentemente a corrente de partida.
Para isto é necessário o uso de uma ponte de tiristores (SCR’s), regulador de tensão, unidades de controle eletrônico e etc, então, faz-se necessário o uso do soft starter, que tem todos esses componentes internamente.
Temos basicamente 3 formas de controle com o soft starter:
Controle de energização: Aplica-se uma tensão inicial, os SCR’s (dois SCR’s ligados em paralelo, um em cada sentido)fazem com que a tensão seja defasada com um atraso de 180 graus durante os respectivos ciclos de ½ onda (onde cada um dos SCR’s irá conduzir).
6.0 INVERSOR DE FREQUÊNCIA
6.1 Partida Inversor de Frequência
O inversor de frequência é um dispositivo eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de um motor de indução trifásico. É um dispositivo que transforma corrente elétrica alternada fixa (corrente e tensão) em corrente elétrica CA variável controlando a potência consumida pela carga através da variação da frequência entregue pela rede. Este dispositivo possui este nome pela maneira que ele faz esta variação de giro do motor trifásico.
Motores de indução trifásicos são altamente empregados por terem alta eficiência, baixo custo, robustez e também pela configuração de nosso sistema distribuição de energia, que é feita em corrente alternada (CA). Por estas características o motor trifásico é ideal em quase todo tipo de operação, largamente encontrado na indústria. No que se diz respeito à velocidade, este motor possui velocidade constante, variando em função de cargas a ele acopladas e na utilização de um inversor de frequência. Seu principio de funcionamento é baseado no campo magnético girante, que surge quando um sistema de alimentação de corrente alternada é aplicada em polos defasados entre si 120º. Desta forma surge o campo magnético, através deste defasamento.
A velocidade de rotação do motor trifásico está ligada a velocidade proporcionada pelo campo magnético girante, está velocidade é chamada de velocidade síncrona, em função do número de polos do motor (característica construtiva) e em função da frequência da rede a qual está ligado. Portanto concluímos que a velocidade do motor elétrico trifásico é diretamente proporcional à frequência da rede. Matematicamente: Velocidade síncrona (Ns) em RPM é o produto de 120 vezes a frequência em Hz (f), dividido pelo número de polos do motor (p).
Diagrama de comando: inversor de frequência
7.0 REFERÊNCIAS
SENAI. Instalação de Sistemas Eletroeletrônicos Industriais. São Paulo: SENAI DN,2013. 306 p. 
Franchi, Claiton Moro. Acionamentos Elétricos 4ª. ed. São Paulo: Érica, 2008. 
http://m.seaan.com.br/cursos/comandos-eletricos-basico/apostila/
https://www.mundodaeletrica.com.br/como-funciona-o-inversor-de-frequencia/
https://www.joseclaudio.eng.br/geradores/correntes_de_partida.html