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Relatório Eletricidade Aplicada: Análise de Partida de Motor de Indução. Alinne Adley de Morais Souza 11/0073771 Jéssica Pereira Takatsuka 11/0031997 Larissa Guimarães de Oliveira Ramos 10/0109926 Lunara Alves Fonseca Martins 13/0013897 Turma: B Semestre/Ano: 2/2015 Universidade de Brasília – FGA Bancada: 07A Resumo - Análise de Partida direta do motor trifásico a contator; a ser realizado em Brasília, DF, no dia de 11 de novembro de 2015. Objetiva-se o conhecimento a partir da análise do funcionamento, simulação e montagem do circuito da partida direta de um motor de indução trifásico a contator, fazendo uso de fusíveis, disjuntor motor, contator tripolar, botões NA e NF, lâmpada sinalizadora, motor de indução e amperímetro. Posteriormente, aos dados coletados são analisados, tanto experimentalmente quanto teoricamente. Palavras-chaves Motor trifásico. Partida direta. Circuito de potência. Circuito de comando. I. INTRODUÇÃO O motor elétrico é uma máquina que transforma energia elétrica em energia mecânica. Dentre os motores elétricos, o motor de indução trifásico é o mais utilizado pois possui baixo custo, facilidade de transporte, limpeza, simples construção e grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos. O motor de indução trifásico é bastante utilizado no setor industrial como em aparelhos de uso doméstico. (Lima Azevedo & Mendes, 2008) Mas um dos grandes problemas do motor de indução trifásico é a sua partida, já que para tal uma grande quantidade de energia é requerida, necessitando de elevados níveis de corrente o que desgasta o motor e também a rede elétrica. Existem variadas maneiras e realizar o acionamento de um motor de indução trifásico, sendo elas a Partida Direta, Partida Triângulo-Estrela, Chave de Partida Compensadora e Partida Suave (Soft-Starter). (Lima Azevedo & Mendes, 2008) Método de Partida Direta. Sistema de partida no qual o motor recebe, nos seus terminais, plena tensão no instante da partida. O motor pode partir a plena carga e com a corrente elevando-se de 4 a 8 vezes a corrente nominal, conforme o tipo e número de pólos. O conjugado na partida atinge aproximadamente 1,5 vezes o conjugado nominal. (Souza, 2009) É o método de partida mais simples, em que não são empregados dispositivos especiais de acionamento do motor. Apenas são utilizados contatores, disjuntores ou chaves interruptoras que possibilitem a alimentação do motor com plena tensão no instante da partida. (Souza, 2009) Os motores somente podem partir diretamente da rede se forem satisfeitas as seguintes condições: a capacidade nominal da rede seja suficientemente elevada que torne a corrente de partida do motor como que irrelevante; a corrente de partida do motor é de baixo valor porque a sua potência é pequena; a partida do motor é feita sem carga, o que reduz a duração da corrente de partida e, consequentemente, atenua os efeitos sobre o sistema de alimentação. A partida direta tem suas vantagens e desvantagens. São elas: (Gustavo, 2013) Vantagens: - Pode-se partir o motor com carga. (Desde que seja respeitado seu torque e Fator de Serviço); - Facilidade na execução do circuito de partida e de comando; - Baixo custo de componentes para executar o acionamento; - Simples funcionamento e baixa manutenção; - Alto torque na ponta do eixo ou seja potência máxima; Desvantagens: - Alta corrente de partida no momento do acionamento podendo ser de 5 a 9 vezes da corrente nominal; - Existem limitações a potência dos motores a serem realizadas as partidas diretas, (ex. É recomendado que não sejam acionados em partida direta motores com potência acima de 10 cavalo vapor, pois ocasionam uma grande queda de tensão do circuito na partida), de preferência partir esses motores com baixa carga ou em vazio. - Dispositivos de acionamento (contatores, disjuntores), mais robustos. Figura 1: Esquema Potência/Comando da Partida Direta motor trifásico. Método Triângulo-Estrela. Figura 2: Esquema de ligação tripolar de chave estrela-triângulo Em instalações elétricas industriais pode-se utilizar as chaves estrela-triângulo como forma de suavizar os efeitos de partida dos motores elétricos. Segundo Filho (2010 ) só é possível o acionamento de um motor elétrico através de chaves estrela-triângulo se este possuir seis terminais acessíveis e dispor de dupla tensão nominal, tal como 220/380 V ou 380/660 V. Para o acionamento do motor, primeiramente este é ligado em estrela até que alcance uma velocidade próxima da velocidade de regime. Quando essa velocidade é atingida a conexão é desfeita e executada em triângulo. A troca de ligações é acompanhada por uma elevação de corrente. (Filho, 2010) Durante a partida em estrela, o conjugado e a corrente ficam reduzidos do seu valor nominal; desse modo um motor só pode ser acionado através de chave estrela- triângulo quando o seu conjugado, na ligação em estrela, for superior ao conjugado da carga do eixo. (Filho, 2010) A partida triângulo-estrela também possui vantagens e desvantagens. São elas: Vantagens: - Custo reduzido; - Elevado número de manobras; - Corrente de partida reduzida; - Baixas quedas de tensão na partida; -Dimensões relativamente reduzida. Desvantagens: - Aplicação específica; - Conjugado de partida reduzido; - A tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor; - O motor deve alcançar velocidade muito alta durante a comutação. Por fim, o método de partida estrela-triângulo pode ser aplicado quando a máquina parte em vazio ou com conjugado resistente baixo, ou quando há restrições de disponibilidade de potência na alimentação do sistema. Método Partida Suave (Soft-Starter) As soft-starters são utilizados para partidas de motores de indução de corrente alternada tipo gaiola. Este é um equipamento capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, bem como sua frenagem seu princípio de funcionamento baseia-se em componentes estáticos. Figura 3: Esquema de ligação soft-starter para acionar um motor de indução trifásico. Suas vantagens são: - Circuitos com economia de energia; - Não provoca trancos no sistema; - Limita a corrente de partida; - Evita picos de corrente; - Parada suave; - Proteção: podem ser configurados para operarem somente se a sequência de fases estiver correta; - Aumento da vida útil do motor; - Contribui para a economia de energia. E suas desvantagens são: - Dissipa potência; - Sensibilidade a surtos de tensão; - Possibilidade de geração de interferência eletromagnética; - Produção de distúrbios harmônicos; - Pouca resistência a curto-circuito na carga acionada. Método de Chave Compensadora O método Chave de Partida Compensadora é aplicado com o intuito de reduzir uma alta corrente de partida em um Motor de Indução Trifásico, atenuando a Rede Elétrica de Alimentação. É chamada “compensadora” pelo fato de que a partida é feita com tensão reduzida com autotransformador. O autotransformador é um transformador específico, sendo que o secundário deriva do próprio primário. Para a aplicação por meio do método das chaves compensadoras, existem os pontos centrais nomeados de TAP. Com o método Chave Compensadora objetiva-se limitar a corrente de partida do motor e o torque de partida também; impedir danos mecânicos e queda de tensão de linha, assim como a deterioração de chaves de comutação; reduzir o tamanho das chaves de comutação e os gastos com cabos e chaves. Como vantagens, tal método permite a redução da corrente durante a partida; faz uso de somente três condutores para acionar o motor; permite adaptações para a tensão de partida; pode ser utilizado com qualquer motor trifásico;a partida é com carga; a corrente de partida é entre 42% a 100% nominal e o motor sempre permanece energizado. Com a redução da corrente de partida ocorrem que o tamanho dos cabos e itens é reduzido, o desgaste nas chaves magnéticas reprimido e a quantidade de energia transferida pelo sistema quando está acontecendo a partida é limitado. Como desvantagens, o custo de tal método é alto quando comparado a outros, a ocupação física do espaço é maior e o número de manobras sucessivas em virtude do autotrafo é baixo. A tensão é reduzida nas bobinas do motor durante a partida, feita por meio da ligação de um autotransformador ligado em série com as bobinas do motor, sendo que uma vez acelerado, as bobinas voltam a receber tensão nominal. A utilização da Chave de Partida Direta é feita para motores que partem sob carga, sendo que o conjugado resistente de partida da carga deve ser inferior à metade do conjugado de partida do motor. Figura 4: Diagramas de potência e comando do método Chave Compensadora. II. OBJETIVOS Analisar a partida direta do motor de indução trifásico a contator. III. MATERIAIS Placa P052 – 3 fusíveis de 6 A; Placa P068 – 1 disjuntor motor; Placa P053 – 1 contador tripolar com 1 contato de comando NA acoplado; Placa P061 – 1 botão NA; Placa P020 – 1 botão NF; Placa P067 – 1 lâmpada sinalizadora cor vermelha; 1 motor de indução trifásico com 6 terminais 1 amperímetro analógico; IV. MÉTODOS E PROCEDIMENTOS Análise Teórica Para a análise teórica foi pedido para simular através do programa CADe_SIMU o método de partida direta com dois motores de indução trifásico. Figura 5: Simulação de dois motores de indução trifásico. A rede de alimentação será responsável por disponibilizar, neste caso, uma alimentação trifásica para atender a necessidade do motor elétrico utilizado. Os disjuntores são utilizados a proteção do circuito, como os cabos, componentes e curto circuito, normalmente, do tipo retardado. Já o contator tem a responsabilidade de fornecer ao motor as três fases dos sistema de alimentação. Sua robustez varia em função da corrente do motor. O relé térmico se encarrega de realizar a proteção do motor elétrico trifásico em função de corrente de sobrecarga. O funcionamento acontece da seguinte forma, quando pressiona-se o S1 energiza-se o contator KM1 e o temporizador T1, fechando o seu selo (13-14) e energizando o motor 1. Após o tempo ajustado no timer o contato normalmente aberto do timer(13-14) fecha energizando o contator KM2 e ligando o motor 2. Pressionando S0 o circuito será interrompido. Análise Experimental Primeiramente, identificou-se os componentes e suas partes para realizar a montagem de um circuito de potência e um circuito de comando, cada um com uma cor de diferente, vermelho e preto respectivamente, como demonstrado na figura abaixo: Figura 6: Circuito de potência e de comando da partida direta a contador. Conectou-se os terminais do rotor do motor em configuração ∆, então energizou-se a bancada e ligou-se o circuito de partida direta do motor. Posteriormente trocou-se a ordem das fases da tensão de alimentação. Por fim, conectou-se os terminais do motor em Y, energizando a bancada e ligando o circuito de partida direta do motor. A carga está a vazio, ou seja, não existe nenhuma carga acoplada no motor então ele terá uma corrente mínima de funcionamento. Quando se aplica carga ao motor, torna-se necessário que haja uma maior corrente no rotor para produzir o momento de torção necessário para suportar o acréscimo de carga. Quando o motor está funcionando a plena carga, a corrente é chamada de corrente nominal. A imagem a seguir apresenta os dados relativos ao motor. Figura 7: Especificações do motor. Quando se faz a partida do motor na ligação Y a sua corrente é reduzida de 1/3 da corrente de partida, sendo neste caso . Notou-se também visualmente um pico menor no amperímetro nessa ligação, do que quando ligado em . E ainda, para inversão do sentido de rotação do eixo do motor, foram invertidas as fases de ligação nos terminais do motor. Desse modo pode-se alterar o sentido de rotação de horário para anti-horário. VI. CONCLUSÕES Com a realização desse experimento pode-se entender que a partida direta de motores trifásicos pode ser considerada como método modelo para se alcançar o desempenho máximo nominal do motor referido, na prática, percebeu-se que ao ligar o motor o módulo da corrente de partida tem que ser muito elevada, pois tem que tirar o motor da inércia e fazer que comece a rotação deste, após o começo dessa rotação o módulo da corrente diminui significativamente e se mantém constante, esse fato ocorre tanto para configuração ∆ quanto para Y, mas a corrente de partida necessária na configuração Y é muito menor que a ∆. Por fim, percebeu-se também que o módulo da velocidade de rotação é sempre o mesmo, independentemente das fases, porém com a troca de fase o sentido de rotação do motor inverte. VII. REFERÊNCIAS Filho, J. M. (2010). Instalações Elétricas. LTC. Gustavo, E. (24 de Abril de 2013). Partida Direta de Motores Trifásicos. Fonte: Técnicas em Eletrotécnica e Instrumentação Industrial: http://eletrotecnicaeinstrumentacao.blogspot.com.br/ 2013/04/partida-direta-motores-trifasicos.html Lima Azevedo, V., & Mendes, L. E. (2008). Análise Transitória do Motor de Indução Trifásico. Brasília. Souza, N. S. (Novembro de 2009). Curso de Eletrotécnica. Apostila de Acionamentos Elétricos. Natal, Rio Grande do Norte , Brasil.
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