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Soft starters e inversores de acionamento de motores CA APRESENTAÇÃO A maioria dos motores elétricos é acionada de maneira direta, mas quando motores de grande porte são iniciados dessa maneira, eles causam uma perturbação na tensão de alimentação devido ao pico de corrente de partida. Esses eventos transitórios podem afetar a instalação elétrica e outros equipamentos conectados a ele. Para limitar o aumento da corrente de partida, os grandes motores são acionados com tensão reduzida e, em seguida, a tensão de alimentação é reconectada quando eles atingem a velocidade próxima à rotação. Os principais motivos pelos quais a partida do motor é realizada dessa maneira são: limitar os efeitos transitórios e garantir que o motor acelere a carga mecânica corretamente. Nesta Unidade de Aprendizagem, você aprenderá a importância da utilização de métodos de partida, identificará os tipos de acionamentos mais comuns utilizados na indústria de motores CA, como é seu funcionamento e em quais aplicações esses métodos de partida são indicados. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar os tipos de acionamento de motores CA.• Analisar o funcionamento e as aplicações das chaves de partida soft starters.• Explicar o funcionamento e as aplicações de inversores.• DESAFIO Os motores de indução trifásicos são largamente utilizados na indústria, realizando diversas operações e trabalhos. No entanto, esses motores têm alta potência e, durante o seu acionamento, desenvolvem elevada corrente de partida, ocasionando quedas de tensão na rede. Além disso, necessitam de um superdimensionamento da instalação em caso de partida direta. Você é o engenheiro responsável por um frigorífico. Um novo motor trifásico de indução de 10cv chegou, e você ficou encarregado de desenhar o diagrama de comando para o seu acionamento com partida estrela-triângulo, além de descrever seu funcionamento para que o técnico responsável pela instalação compreenda o procedimento. A partida estrela-triângulo é apresentada na figura a seguir. Para isso, são usados três contatores (K1, K2 e K3), um relé térmico de sobrecarga (F4) e fusíveis em cada fase (F1,F2,F3). INFOGRÁFICO Um dos grandes problemas ocasionados pela partida direta é o elevado valor da corrente no instante de partida, que afeta o superdimensionamento dos componentes e dos cabos da instalação elétrica. Isso causa um alto custo de equipamentos, além de aumento no consumo de energia elétrica. Dessa forma, é desejável diminuir o nível dessa corrente gerada em função de o motor precisar vencer a inércia para sair do repouso. No Infográfico a seguir, aproveite para conhecer os diferentes tipos de partida de motores CA. CONTEÚDO DO LIVRO Os motores CA têm diferentes tipos de acionamentos, podendo ser classificados pelo tipo de partida (direta ou indireta). Essas partidas são classificadas conforme a necessidade de aplicação e também de acordo com o dimensionamento da rede elétrica de alimentação existente. Alguns métodos de partida de motores CA foram favorecidos com o avanço da eletrônica de potência e com a evolução dos dispositivos semicondutores, que contribuíram para a construção de equipamentos com maior confiabilidade e eficiência no processo de acionamento de motores CA. No capítulo Soft starters e inversores de acionamento de motores CA, da obra Eletrônica de potência II e acionamentos elétricos e eletrônicos, serão abordados os tipos de acionamentos de motores CA, juntamente com o funcionamento e as aplicações de chaves de partida soft starters. Além disso, serão explicados o funcionamento e a aplicação dos inversores. Boa leitura. ELETRÔNICA DE POTÊNCIA II E ACIONAMENTOS ELÉTRICOS E ELETRÔNICOS Mateus José Tiburski Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Identificar os tipos de acionamento de motores CA. � Analisar o funcionamento e as aplicações das chaves de partida soft starters. � Explicar o funcionamento e as aplicações dos inversores. Introdução A vasta aplicação dos motores CA deu-se por uma série de vantagens, como o tamanho reduzido e o maior rendimento, se comparados aos mo- tores CC, reduzindo o consumo de energia elétrica, além de terem menor aquecimento das partes construtivas. Outro fator decisivo para o uso de motores CA é o custo reduzido dos componentes para sua construção, enquanto os CC demandam um maior número (MARTINEWSKI, 2016). Os motores CA têm acionamento elétrico para partida, seja a alimentação de forma indireta ou direta, dependendo da rede de alimentação disponível. Isso porque, para cada forma, existe uma demanda de tensão corrente, interferindo diretamente no dimensionamento dos dispositivos elétricos e nos condutores. Neste capítulo, você estudará os tipos de acionamento de motores CA, com destaque ao funcionamento e às aplicações das chaves de partida soft starters e dos inversores. 1 Tipos de acionamento de motores CA A escolha entre os tipos de acionamento de motores elétricos dá-se conforme as necessidades dos meios onde são inseridos. Também se pode definir o acio- namento de motores CA pelos tipos de partida, pois é na de um motor elétrico que se encontra o momento mais crítico, onde consomem uma corrente mais elevada do que em serviço contínuo. Isso acontece devido à mudança de um estado de inércia do motor, que causa um pico de corrente, podendo variar a corrente nominal do motor na faixa de seis a oito vezes. As condições de partida de motores CA influenciam a amplitude e o tempo do pico da corrente inicial (FRANCHI, 2014). Uma partida sob carga terá um pico maior do que a vazio, chegando até dez vezes do valor normal. Essa alta corrente pode interferir diretamente nos dispositivos de proteção dos circuitos de comando, além de sobrecarregar a rede alimentadora e seus condutores. A Figura 1, a seguir, relaciona a corrente de partida com a velocidade angular. Figura 1. Relação entre corrente de partida e velocidade angular do motor. Velocidade angular N (corrente de partida) C or re nt e Segundo Franchi (2014), no acionamento de motores CA, leva-se em con- sideração a velocidade do motor, que é praticamente nula. Assim, tem-se a corrente máxima, que se mantém até um valor próximo da velocidade de trabalho do motor nominal. Pode-se afirmar que a corrente consumida por Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA2 um motor é em função da tensão aplicada sobre ele, como mostra o gráfico na Figura 2, a seguir. Figura 2. Variação de corrente do motor devido à redução da tensão. Tempo (s) C or re nt e Assim, a função das chaves de partida é a redução da tensão durante a partida do motor e, depois, a aplicação de tensão nominal, quando o motor já estiver em condição de trabalho. Desse modo, pode-se classificar os aciona- mentos de motores CA em diferentes chaves de partida, podendo, ainda, ser divididos em duas categorias: partida direta e indireta. Partida direta A partida direta é o método no qual o motor é conectado diretamente à rede de disjuntores que vem da rede de energia elétrica. Esta partida é tradicional em motores elétricos trifásicos, quando se deseja fazer uso do máximo de desempenho do motor. Dessa forma, o torque de partida pode ser aprovei- tado, no entanto, suas características são: alta corrente de partida — cerca de 8 vezes a corrente nominal — e, por consequência, necessidade de dispositivos de acionamento e condutores mais robustos. 3Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Franchi (2014) afirma que a partida direta é a forma mais simples de arrancar um motor elétrico, na qual as três fases estão ligadas diretamente ao motor, ocorrendo um pico de corrente. No entanto, a partida direta de um motor trifásico deve ser executada sempre que possível.Por regra das concessionárias de energia elétrica, só podem ser acionados por partida direta motores de 5 CV e 10 CV em instalações industriais. A partida direta deve ser realizada nos casos em que: haja baixa potência do motor, de modo a limitar as perturbações originadas pelo pico de corrente; a máquina movimentada não necessite de uma aceleração progressiva e esteja equipada com um dispositivo mecânico (redutor) que evita uma partida muito rápida; o conjugado de partida é elevado (FRANCHI, 2014). Na Figura 3, a seguir, pode-se verificar o diagrama de comando juntamente com o de força da chave de partida direta. Figura 3. Diagrama de força e de comando de uma partida direta. Fonte: Franchi (2014, p. 156). L FT1 L1 L2 L3 F1.2.3 FT1 M ~ 3 S0 S1 K1 H1 K1 14 13 96 95 N Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA4 Para interpretar o diagrama de comando da partida direta de um motor trifásico é preciso saber diferenciá-lo do diagrama de potência. O diagrama de comando é uma representação simplificada, podendo ser unipolar nas ligações — em resumo, é a ligação de todos os componentes e condutores da ligação elétrica. Além disso, o diagrama de comando é a representação esquemática e lógica de contatos que são responsáveis por acionar os componentes de potência. O diagrama de potência, ou diagrama de força, é a representação dos componentes de potência, como o motor, o relé térmico e os fusíveis de proteção. Para saber mais sobre o dimensionamento e conhecimento dos componentes de ambos os diagramas leia a partir da página 156 do livro Acionamentos elétricos, de Claiton Moro Franchi, publicado pela Editora Érica em 2008. Como complemento, você pode ler a partir da página 33 do livro Eletrônica de potência e acionamentos elétricos, de Alan Kardek Rêgo Segundo e Cristiano Lúcio Cardoso Rodrigues, publicado pelo campus Ouro Preto do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais em 2015 e disponível na internet. Acessando o link a seguir, você pode verificar as partidas diretas, a partir da página 4. https://qrgo.page.link/8vB8j Partida indireta Pelo fato de o acionamento com partida direta aplicada em motores trifásicos apresentar uma alta corrente de partida, mostra-se atraente a utilização da partida indireta. Esta consiste no método de redução da corrente de partida que influencia diretamente no dimensionamento dos dispositivos elétricos que compõem a partida do motor elétrico. Para a partida indireta, existem várias formas de reduzir a corrente de partida de um motor elétrico trifásico, pois, reduzindo a corrente de partida do motor, também se reduz o conjugado/torque. Em virtude disso, existem opções de partida em função da aplicação escolhida. Dentre elas, pode-se citar algumas principais: partida estrela-triângulo, partida compensadora e partidas eletrônicas. 5Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Partida estrela-triângulo A partida estrela-triângulo consiste na alimentação do motor com uma redução de tensão nas bobinas durante sua partida. O motor parte em estrela, isto é, com uma tensão de 58% da tensão nominal, e, após certo instante, a ligação é convertida em triângulo, assumindo, por fim, a tensão nominal em regime (FRANCHI, 2014; PETRUZELLA, 2013). A chave de partida estrela triângulo reduz a corrente em 33% da nominal e, respectivamente, o torque também em 33%. Assim, esse método se mostra aplicável para partida de motores sem carga (a vazio) ou com cargas que apresentem conjugado resistente baixo e praticamente constante (SEGUNDO; RODRIGUES, 2015). Na Figura 4, a seguir, é apresentado o diagrama de ligação de comando e de força da chave de partida estrela-triângulo. Figura 4. Diagrama de potência e de comando de uma partida estrela-triângulo: (a) potência; (b) comando. Fonte: Automação... (2013, p. 24). (a) (b) Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA6 Partida compensadora A partida compensadora alimenta o motor com tensão reduzida em suas bobinas durante a partida. Essa redução é feita por meio da ligação de um autotransformador em série com as bobinas do motor. De acordo com Segundo e Rodrigues (2015), esse autotransformador possui, geralmente, taps (pontos de ajuste com diferentes níveis de tensão) de 50%, 65% 80% da tensão nominal. A partida compensadora geralmente é utilizada em motores com potência superior a 15 CV, sendo o autotransformador ligado em estrela e tendo potência igual ou superior à do motor (FRANCHI, 2014). Ainda, tem como principal vantagem a robustez, podendo ser utilizado em qualquer motor trifásico. Diferentemente da partida estrela-triângulo, esta necessita de apenas três terminais do motor. Além disso, mesmo ocorrendo a comutação dos contatores, o motor sempre permanece energizado, e a corrente de partida é reduzida, aproximadamente, 42% e 65% da corrente de partida. No entanto, devido ao autotransformador, o custo, a manutenção e o espaço de instalação são maiores. A Figura 5, a seguir, apresenta uma partida de chave compensadora. Figura 5. Diagrama de potência e de comando de uma partida compensadora: (a) potência; (b) comando. Fonte: Automação... (2013, p. 34). (a) (b) 7Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Partidas eletrônicas Com o desenvolvimento da eletrônica de potência, há o aumento da viabilidade econômica para usufruir do uso de chaves eletrônicas de partida para motores, sendo as mais utilizadas: soft-starter e inversores de frequência. Esses dispo- sitivos têm como principal finalidade reduzir a corrente de partida de motores, entretanto essas partidas eletrônicas diferenciam-se por sua construção e seu princípio de funcionamento. A Figura 6, a seguir, mostra esses dois tipos de partidas eletrônicas apresentados comercialmente. Figura 6. Partidas eletrônicas comerciais: (a) inversores; (b) soft-starters. Fonte: (a) Adaptada de Guia... (2005); (b) Adaptada de Automação... (2019). (a) (b) Para interpretar o diagrama de comando e o diagrama de força dos tipos de partida estrela-triângulo, compensadora e eletrônica para um motor trifásico e para saber mais sobre o dimensionamento e conhecimento dos componentes dos diagramas, leia a partir da página 158 do livro Acionamentos elétricos, de Claiton Moro Franchi, publicado pela Editora Érica em 2014. Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA8 Conforme apresentado anteriormente, é possível compreender melhor os tipos de acionamento de motores CA, detalhando as partidas mais comumente utilizadas de acordo com a aplicação selecionada, além de algumas vantagens e desvantagens de cada uma. O método mais simples e mais barato é a partida direta. Entretanto, a corrente assume valores altos na faixa de 4 até 12 vezes o valor da corrente nominal, interferindo diretamente no dimensionamento do sistema de alimentação e dos dispositivos que fazem parte do circuito elétrico que alimenta o motor. Para isso, apresenta-se como solução o emprego das partidas indiretas, como partida estrela-triângulo e partida chave compensa- dora — ambas com o objetivo de reduzir a corrente de partida. Ainda existem métodos mais eficientes de partida com o uso de dispositivos eletrônicos, como soft-starter e inversores. 2 Funcionamento e aplicações de soft-starters De acordo com Segundo e Rodrigues (2015), quando o acionamento elétrico não exige variação da velocidade do motor, querendo-se apenas uma partida mais suave, de forma que se limite à corrente de partida, evitando-se quedas de tensão da rede de alimentação, uma ótima opção consiste no uso de soft-starters. Franchi (2014) destaca que as chaves de partida soft-starters são destina- das ao comando de motores de corrente contínua e alternada, assegurando a aceleração e desaceleração progressiva e permitindo uma adaptação da velocidade às condições de operação. Por meio de um conversor com tiristores em antiparalelo, montados de dois a dois emcada fase da rede, possibilita-se o aumento progressivo da tensão, o que permite uma partida sem picos de correntes. A rampa de aceleração determina o aumento da tensão de forma progressiva, dependendo dos valores parametrizados. 9Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Tiristores são componentes eletrônicos especialmente desenvolvidos para se trabalhar em corrente alternada. Quando SCR (retificadores controlados de silício) são empre- gados, eles são utilizados na configuração em antiparalelo, permitindo o fluxo de corrente nos dois sentidos, tal como acontece com os TRIAC. A título de comparação, um TRIAC pode ser visualizado como dois SCR, dispostos em antiparalelo. Para saber mais, leia a página 182 do livro Acionamentos elétricos, de Claiton Moro Franchi, publicado pela Editora Érica em 2014 e a partir da página 68 do livro Eletrônica de potência e acionamentos elétricos de Alan Kardek Rêgo Segundo e Cristiano Lúcio Cardoso Rodrigues, publicado pelo campus Ouro Preto do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais em 2015 e disponível na internet. Princípio de funcionamento O princípio de funcionamento das soft-starters está baseado na utilização de SCR (tiristores), ou melhor, de uma ponte tiristorizada na configuração antiparalelo, que é comandada por uma placa eletrônica de controle, a fim de ajustar a tensão de saída, conforme a programação feita pelo usuário (MARTINEWSKI, 2016). A Figura 7, a seguir, mostra o diagrama de uma soft-starter. Observa-se a soft-starter que controla a tensão da rede por meio do cir- cuito de potência constituído de seis SCR, variando, assim, seu ângulo de disparo e o valor eficaz de tensão aplicada. Desse modo, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma partida suave de forma a não provocar quedas de tensão elétrica bruscas na rede de alimentação, como ocorre em partidas diretas (FRANCHI, 2014). Além disso, geralmente, podem funcionar com a tecnologia chamada by-pass, na qual, após o motor partir e receber toda a tensão da rede, se liga um contator que substitui os módulos de tiristores, evitando sobreaquecimento dos mesmos (MARTINEWSKI, 2016; SEGUNDO; RODRIGUES, 2015). Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA10 Figura 7. Diagrama de blocos de uma soft-starter. Fonte: Automação... (2013, p. 40). 11Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Aplicações A vasta aplicação de soft-starters é evidenciada em vários setores, como comercial, residencial e industrial, podendo ser aplicadas a bombas centrífu- gas, alternativas (saneamento/irrigação/petróleo), ventiladores, exaustores, sopradores, compressores de ar, refrigeração (parafuso/pistão), misturadores, aeradores, britadores, moedores, picadores de madeira, refinadores de papel, fornos rotativos, serras e plainas (madeira), moinhos e transportadores de carga. Algumas aplicações e alguns detalhes do funcionamento de soft-starter podem ser verificados no vídeo do fabricante WEG, acessando o link a seguir. https://qrgo.page.link/Bjyaq Diante do exposto, pode-se analisar a chave eletrônica de partida soft- -starter, que é compacta e simples de operar. Esses equipamentos realizam partida suave de motores, reduzindo desgastes mecânicos e picos de corrente na partida, presentes nos outros métodos de partida vistos anteriormente. Ou seja, uma soft-starter controla a tensão sobre o motor por meio de um circuito de potência constituído por semicondutores específicos, além das mais diversificadas aplicações em todos os meios de uso de motores. 3 Funcionamento e aplicações dos inversores Com a demanda por motores CA em todos os setores de aplicação, também aumenta a de equipamentos para controle desses motores (SEGUNDO; RODRI- GUES, 2015). O método mais eficiente de controle de velocidade de motores, com menores perdas no dispositivo responsável pela variação de velocidade, consiste na variação de frequência (FRANCHI, 2014). Nos inversores de frequência, pode-se controlar a partida e a frenagem do motor, bem como a velocidade e o sentido de rotação dele. Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA12 Os inversores de frequência podem ser conhecidos como conversores de frequência, pois são dispositivos eletrônicos que convertem a tensão da rede alternada senoidal em tensão contínua e, finalmente, em uma tensão de amplitude e frequência variáveis (SEGUNDO; RODRIGUES, 2015). Além disso, controlam não só a velocidade do eixo, mas o parâmetro como o torque do motor. Princípio de funcionamento De acordo com Segundo e Rodrigues (2015), o inversor funciona da seguinte maneira: ele é ligado à rede, podendo ser monofásica ou trifásica, e, em sua saída, há uma carga (geralmente um motor) que necessita de uma frequência variável. Para tanto, o inversor tem como primeiro estágio um circuito re- tificador, responsável por transformar a tensão alternada em contínua, um segundo estágio, composto de um banco de capacitores eletrolíticos e circuitos de filtragem de alta frequência e, finalmente, um terceiro estágio (composto de transistores IGBT), capaz de realizar a operação inversa do retificador, ou seja, transformar a tensão contínua do barramento de corrente contínua (CC) para alternada, com a frequência desejada pela carga. A Figura 8, a seguir, apresenta um diagrama resumido de um inversor, onde a seção azul é o retificador; a vermelha, o circuito inversor, responsável por transformar a tensão contínua em alternada; e a verde é o barramento CC, utilizado para filtrar a tensão contínua proveniente da seção retificadora (SEGUNDO; RODRIGUES, 2015, FRANCHI, 2014). Figura 8. Diagrama resumido de um inversor de frequência. Fonte: Segundo e Rodrigues (2015, p. 48). Motor AC U V W R S T 13Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA Aplicações As aplicações citadas para as soft-starters também podem ser generaliza- das estas. Entretanto, o fator que determina o uso de inversores é que estes podem substituir sempre uma soft-starter, mas o contrário não é possível. Ainda, a maioria dos inversores de frequência dispõe da função regulador PID (proporcional integral derivativo), uma ação que pode ser usada para fazer o controle de um processo em malha fechada, ou seja, sem a necessidade de um controlador externo. Na Figura 9, a seguir, tem-se a aplicação de um inversor para um motor de indução, usualmente utilizado em vasto setor industrial. Figura 9. Ligação entre um inversor de frequência e um motor de indução. Fonte: Segundo e Rodrigues (2015, p. 46). Entrada monofásica ou trifásica Inversor de frequência Saída trifásica Motor A abordagem dos tópicos já mencionados possibilita a compreensão so- bre os tipos de acionamento de motores CA, dividindo-se em duas classes: as partidas diretas e as partidas indiretas. A partida direta apresenta um alto pico de corrente e interfere diretamente no superdimensionamento dos condutores da rede de alimentação e dos dispositivos que compõem esse acionamento. No entanto, para potências de motores restritas a 10 CV, algumas concessionárias de energia elétrica autorizam esse tipo de partida direta, que é vantajoso pela simplicidade de componentes, reduzindo o custo. Já para motores de maior potência, torna-se interessante o uso de partidas indiretas que reduzem a corrente de partida, possibilitando o uso em diferentes aplicações, Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA14 como: as partidas estrelas-triângulo, chave compensadora e chaves eletrônicas — estas ainda se dividem em partida por soft-starters e partida por inversores de frequência, as quais são mais eficientes e dispõem de mais benefícios que influenciam na confiabilidade de um sistema de ligação e comando. AUTOMAÇÃO: guia de seleção de partidas: Jaraguá do Sul: Grupo Weg – Unidade Automação, 2013. 44 p. AUTOMAÇÃO: soft-starters. Jaraguá do Sul: Grupo Weg – Unidade Automação, 2019. 28p. FRANCHI, C. M. Acionamentos elétricos 5. ed. São Paulo: Érica, 2014. 256 p. GUIA de aplicação: inversores de frequência. 3. ed. Jaraguá do Sul: Weg Automação, 2005. 265 p. MARTINEWSKI, A. Máquinas elétricas: geradores, motores e partidas. São Paulo: Érica, 2016. 160 p. PETRUZELLA, F. D. Motores elétricos e acionamentos. Porto Alegre: AMGH; Bookman, 2013. 372 p. (Série Tekne). SEGUNDO, A. K. R.; RODRIGUES, C. L. C. Eletrônica de potência e acionamentos elétricos. Ouro Preto: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais, 2015. 129 p. Disponível em: https://www.ufsm.br/unidadesuniversitarias/ctism/cte/ wpcontent/uploads/sites/413/2018/12/02_arte_eletronica_de_potencia.pdf. Acesso em: 11 fev. 2020. Os links para sites da Web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu fun- cionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. 15Soft starters e inversores de acionamentos de motores CA DICA DO PROFESSOR Devido à inércia a ser vencida, o acionamento de motores trifásicos é considerada a parte crítica no projeto, pois é comum o surgimento de elevadas correntes no transitório de partida. Essa corrente pode ser limitada por meio da configuração da ligação executada nas bobinas do motor ou do nível de tensão aplicada no instante da partida. Na Dica do Professor, você irá conhecer um pouco mais sobre esses dois métodos de partida e verá como funciona seu diagrama de força e comando. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS O acionamento de motores de forma segura é fundamental para garantir boa vida útil destes e dos demais equipamentos. Para isso, é necessário que o diagrama de comando seja feito de forma correta para que nenhum imprevisto ocorra no momento do acionamento. Com base no diagrama de comando, identifique de qual tipo de partida é o diagrama exposto a seguir. 1) A) Estrela-triângulo. B) Chave compensadora. C) Partida direta. D) Partida direta com reversão. E) Soft starter. A tensão na chave compensadora é reduzida por meio de um autotransformador trifásico que tem geralmente taps de 50%, 65% e 80% da tensão nominal de alimentação. Um motor de indução, cuja placa está demonstrada a seguir, parte com uma chave compensadora com o tap do autotransformador em 80%. Qual a corrente no instante de partida desse motor com tensão nominal de 220V? 2) A) 100,67A. B) 210,12A. C) 138,3A. D) 145,4A. E) 131,78A. 3) A partida estrela-triângulo é permitida em motores com potência de até 15cv e sua comutação é feita quando o motor atinge em torno de 90% da velocidade nominal. No diagrama de força para partida estrela-triângulo de um motor CA, quais contatores deverão estar acionados para que o motor seja ligado em triângulo? E em estrela? Qual a sequência de operação dos contatores para que se tenha a partida estrela-triângulo? A) Em triângulo, operam apenas os contatores C2 e C1 e para estrela C1 e C3 são ativados. Primeiramente, C1-C2 e após C2-C3. B) Em triângulo, operam apenas os contatores C3 e C1 e para estrela C1 e C2 são ativados. Primeiramente, C1-C3 e após C1-C2. C) Em triângulo, operam apenas os contatores C2 e C3 e para estrela C2 e C1 são ativados. Primeiramente, C1-C2 e após C2-C3. D) Em triângulo, operam apenas os contatores C1 e C2 e para estrela C2 e C3 são ativados. Primeiramente, C1-C2 e após C1-C3. E) Em triângulo, operam apenas os contatores C1 e C3 e para estrela C1 e C2 são ativados. Primeiramente, C2-C1 e após C1-C3. 4) As estruturas de potência dos conversores que trabalham com modulação por largura de pulso são praticamente similares. Essas estruturas de comando apresentam dois tipos de conversores ou inversores de frequência distintos. Classifique-os e defina-os. Após, assinale a alternativa correta. A) Controle escalar: é uma estrutura mais sofisticada que permite o controle de velocidade com maior precisão. Esse tipo de estrutura utiliza um tacogerador para medição no eixo do motor realimentando o sistema de controle. O outro sistema, o controle vetorial, é uma estrutura similar ao controle escalar, no entanto, não utiliza realimentação por tacogerador. B) O controle escalar é uma estrutura mais simples de controle de velocidade de motores, por isso conversores que utilizam essa estrutura são os mais utilizados na indústria. Por outro lado, os conversores que utilizam a estrutura de controle vetorial vêm tomando espaço da estrutura de controle escalar em motores que não necessitam de controle aprimorado para o seu funcionamento. C) O controle escalar tem sua imprecisão causada pela malha fechada do sistema de controle, que faz o controle do motor tender à instabilidade, podendo, em certos casos, ocasionar a queima do motor. A estrutura do controle vetorial veio para corrigir os erros ocasionados pelo controle escalar, sendo esse o sistema mais aplicado no controle de velocidade de motores. D) Os inversores de frequência com controle escalar têm menor precisão no controle de velocidade do motor. No entanto, seu torque é controlado a partir da realimentação feita no eixo do motor, evitando qualquer oscilação causada pela mudança de carga. Do mesmo modo, a estrutura do controle vetorial, além de controle do torque do motor, também corrige a sua velocidade. E) Controle escalar: composto por um sistema cuja exigência se restringe ao controle de velocidade do motor, sem controle do torque do desenvolvido e sem conhecimento da dinâmica do motor. Realizado em malha aberta, isto é, sem realimentação para a estrutura de controle. O outro, o controle vetorial, é uma estrutura mais sofisticada para controle de velocidade com respostas rápidas e precisas. Nesse tipo de estrutura, o controle é feito em malha fechada, em que um tacogerador coleta os dados no eixo e fornece ao controle. 5) As partidas soft starters são destinadas ao acionamento de motores e apresentam funções programáveis, que permitem configurar o sistema de acionamento de acordo com as necessidades do usuário. Entre as funções a seguir, qual alternativa corresponde a uma função disponível nesse tipo de acionamento? A) O principal objetivo de utilizar uma soft starter é reduzir o torque de partida do motor, evitando sobretensões. B) Com a chave estática, é possível controlar a tensão e a frequência elétrica durante a partida do motor. C) A principal chave de estado sólido que compõe a soft starter é o mosfet de potência. D) Controle de partida em rampa de tensão na aceleração e na desaceleração, por meio da mudança de ângulo de disparo dos SCRs. E) Com o uso de semicondutores (SCRs) e com essa chave de partida foi possível controlar a velocidade do motor. NA PRÁTICA Em termos técnicos, uma chave soft starter é um equipamento que reduz o torque aplicado ao motor elétrico. Geralmente, consiste em dispositivos de estado sólido, como tiristores, para controlar a tensão de alimentação aplicada ao motor. A soft starter trabalha com o fato de o torque ser proporcional ao quadrado da corrente de partida, que por sua vez é proporcional à tensão aplicada. Assim, o torque e a corrente podem ser ajustados, reduzindo a tensão no momento da partida do motor. Neste Na Prática, você vai conhecer como é o funcionamento de uma partida soft starter e como ela reduz a tensão aplicada ao motor. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Eletrônica de potência e acionamentos elétricos Neste livro, das páginas 31 a 55, é exposto, em detalhes, o funcionamento dos tipos mais comuns de acionamentos utilizados em motores. Ainda, no capítulo 3, uma análise geral do inversorde frequência é feita: parametrização, finalidades, funcionamento e muito mais. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tipos de partidas de motores elétricos Nesta videoaula, as características principais sobre a partida estrela-triângulo, com o uso de soft starter e inversores de frequência são apresentadas. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Componentes de comandos elétricos Neste vídeo, você vai conhecer os elementos que compõem um sistema de partida de motores elétricos, como: contator, relé de sobrecarga, disjuntor motor, fusíveis, temporizador e muito mais. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
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