guia de aplicao de soft starters

Motors | Energy | Automation | Coatings

Soft-Starter

Arrancador Suave

Soft-Starter

SSW

User's GuideGuia del UsuarioGuia do Usurio

GUIA DE APLICAO DE SOFT-STARTERS

Srie: SoftStarter

Idioma: Portugus

N do Documento: XXXXXXXX

Modelos: XXX

Data da Publicao: 03/2009

Anexo 3 - Check-List para detalhamento da aplicao

2 | Guia de Aplicao Soft-Starter

11

AUTORIA

Este Guia de Soft-Starter foi escrito pelo Tecnlogo Rogrio Ferraz, a quem coube a coordenao do trabalho e a criao dos captulos 1, 4, 5, 6, 7, 8 e anexo II, e pelo Eng. Enivaldo C. do Nascimento que atuou na criao do captulo 4.Os captulos 2 e 3 e os anexos I e III foram revisados pelos autores a partir do Guia do Inversores de Freqncia da WEG.

Indice

0NDICE

INTRODUO1.1 MTODOS DE PARTIDA DE MOTORES .............................................................................................1-11.2 MTODOS TRADICIONAIS DE PARTIDA DE MOTORES .................................................................1-2

1.2.1 Partida de motores com embreagens ......................................................................................1-21.2.2 Transmisso hidrulica ..............................................................................................................1-21.2.3 Acoplamento Hidrulico ............................................................................................................1-21.2.4 Motor de Anis ........................................................................................................................... 1-31.2.5 Inversor de Freqncia como um Mtodo de Partida ........................................................... 1-5

COMO FUNCIONA UM MOTOR DE INDUO?2.1 PRINCPIOS BSICOS DE FUNCIONAMENTO .................................................................................2-1

2.3.1 Torque x Velocidade .................................................................................................................. 2-62.3.2 Corrente x Velocidade ............................................................................................................... 2-6

2.4 POTNCIA E PERDAS ........................................................................................................................ 2-62.5 CARACTERSTICAS DE TEMPERATURA CLASSES DE ISOLAMENTO TRMICO ....................2-72.6 TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO ......................................................................................................2-7

MTODOS DE COMANDO DE UM MOTOR DE INDUO3.1 CATEGORIAS DE PARTIDA ................................................................................................................ 3-13.2 FORMAS DE PARTIDAS ..................................................................................................................... 3-2

3.3.1 Frenagem por contra-corrente ................................................................................................ 3-83.3.2 Frenagem por injeo de corrente contnua (CC) ................................................................. 3-9

3.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MTODOS DE PARTIDA...................................................3-103.5 NBR-5410 REFERENTE A PARTIDA COM CORRENTE REDUZIDA ..............................................3-11

6.5.3 Motores ......................................................................................................................................3-126.5.3.1 Generalidades ........................................................................................................................3-126.5.3.2 Limitao das perturbaes devidas partida de motores ...........................................3-12

SOFT-STARTER4.1 INTRODUO ...................................................................................................................................... 4-1

4.1.1 Semicondutores e componentes eletrnicos ......................................................................... 4-14.1.2 A caracterstica mais marcante dos tiristores ....................................................................... 4-14.1.3 Introduo s vlvulas de descarga a gs .............................................................................. 4-14.1.4 Thyratron ..................................................................................................................................... 4-24.1.5 SCR (Silicon Controlled Rectifier) ............................................................................................ 4-34.1.6 Entendendo o disparo do SCR ................................................................................................. 4-44.3.1 Principais funes ....................................................................................................................4-124.3.2 Protees ...................................................................................................................................4-164.3.3 Acionamentos tpicos...............................................................................................................4-16

PARMETROS DA SOFT-STARTER5.2 PARMETROS DE REGULAO ....................................................................................................... 5-35.3 PARMETROS DE CONFIGURAO ................................................................................................ 5-85.4 PARMETROS DO MOTOR ...............................................................................................................5-145.5 ERROS E POSSVEIS CAUSAS .........................................................................................................5-16

DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOR + SOFT-STARTER6.1 INTRODUO ...................................................................................................................................... 6-1

6.1.1 Definies .................................................................................................................................... 6-16.1.2 Relaes bsicas ....................................................................................................................... 6-1

6.2 INTERAO ENTRE PROCESSO, MQUINA, MOTOR E ACIONAMENTO ................................... 6-36.2.1 A importncia do processo/mquina ...................................................................................... 6-36.2.2 Aplicao de acionamentos eltricos - Problemas tpicos.................................................. 6-5

6.3 O QUE A CARGA REQUER ................................................................................................................. 6-66.3.1 Tipos de cargas .......................................................................................................................... 6-66.3.2 O pico da carga .......................................................................................................................... 6-7

Indice

06.3.3 ESTIMANDO CARGAS ..................................................................................................................... 6-7

6.4.1 Categorias AC53a e AC53b ....................................................................................................... 6-86.4.2 Capacidade trmica da Soft-Starter ....................................................................................... 6-96.4.3 Corrente RMS num ciclo (IRMS) .................................................................................................6-106.4.4 Casos especiais ........................................................................................................................6-126.4.5 Tempo de rotor bloqueado do motor .....................................................................................6-136.4.6 Tempo de acelerao ...............................................................................................................6-14

6.5 AFUNDAMENTO DE TENSO OU QUEDA DE TENSO MOMENTNEA (VOLTAGE SAG / VOLTAGE DIP) ............................................................................................................................................................6-19

6.5.1 Conseqncias de uma queda de tenso momentnea ..................................................... 6-226.5.2 Comentrios sobre solues contra queda de tenso momentnea ............................... 6-226.5.3 Capacidade relativa da rede de alimentao ....................................................................... 6-236.5.4 Comentrios sobre a queda de tenso e a influncia na partida do motor ..................... 6-29

6.6 APLICAES TPICAS ...................................................................................................................... 6-316.6.1 Mquinas com partidas leves ................................................................................................. 6-316.6.2 Mquinas com partidas severas ............................................................................................ 6-34

6.7 REGRAS PRTICAS DE DIMENSIONAMENTO .............................................................................. 6-40

INSTALAO DA SOFT-STARTER7.1 INTRODUO .......................................................................................................................................7-17.2 LIGAO PADRO, ENTRE A REDE E O MOTOR (FORA DA LIGAO DELTA DO MOTOR) ...7-2

7.2.1 Chave seccionadora ...................................................................................................................7-27.2.2 Fusveis ou disjuntor ...................................................................................................................7-27.2.3 Contator .......................................................................................................................................7-27.2.4 Fiaes de controle e interface Homem-Mquina (IHM) .......................................................7-37.2.5 Correo de Fator de Potncia .................................................................................................7-37.2.6 Aterramento .................................................................................................................................7-3

7.3 LIGAO DENTRO DO DELTA DO MOTOR ...................................................................................... 7-47.3.1 Introduo ................................................................................................................................... 7-47.3.2 Exemplo de ligao com SSW-03 Plus dentro da ligao delta do motor ..........................7-57.3.3 Ligao de terminais de motores com tenses mltiplas .....................................................7-77.3.4 Possibilidades de ligao da SSW-03 Plus em funo do fechamento do motor ..............7-9

7.4 SSW-05 (MICRO SOFT-STARTER) ....................................................................................................7-107.5 LIGAO DA SMV-01 (SOFT-STARTER PARA MDIA TENSO) ..................................................7-13

LINHA DE SOFT-STARTER WEG .....................................................................................8-1

ANEXO 1 - CLCULO DO MOMENTO DE INRCIA DE MASSA1. MOMENTO DE INRCIA DE FORMAS SIMPLES ............................................................................... 9-12. TEOREMA DOS EIXOS PARALELOS ................................................................................................... 9-33. MOMENTO DE INRCIA DE FORMAS COMPOSTAS ........................................................................ 9-34. MOMENTO DE INRCIA DE CORPOS QUE SE MOVEM LINEARMENTE ....................................... 9-45. TRANSMISSO MECNICA ................................................................................................................. 9-46. EXEMPLOS DE CLCULOS DE MOMENTO DE INRCIA DE MASSA ............................................. 9-4

ANEXO 2 - SOFTWARE DE DIMENSIONAMENTO WEG - SDW1. INTRODUO .......................................................................................................................................10-12. COMO ACESSAR .................................................................................................................................10-13. COMO USAR ........................................................................................................................................ 10-24. LIMITE DE RESPONSABILIDADE PELO USO DO SOFTWARE SDW ............................................10-16

ANEXO 3 - FOLHA DE DADOS PARA DIMENSIONAMENTO - SOFT-STARTER

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Guia de Aplicao Soft-Starter | 1-1

Introduo

1

INTRODUO

recorrente no desenvolvimento de nossa sociedade a necessidade de acelerar, manter em movimento e parar mquinas.

Seja atravs de trao animal, sejam monjolos, moinhos de vento ou vapor, foram vrias as solues de que nossos precursores lanaram mo para obter maior conforto, maior segurana. e para atingir melhores resultados em suas atividades.

Figura 1.1: Moinho de Vento

O atual estado de desenvolvimento dos acionamentos eltricos concentra o resultado de um longo perodo de tentativas e descobertas, em diversas reas do conhecimento, para movimentar nossas mquinas cada vez mais sofisticadas e exigentes.

A Soft-Starter hoje j uma alternativa plenamente consolidada para partidas e paradas de motores trifsicos de induo. A evoluo dos processos e mquinas criou um ambiente propcio ao acionamento suave, controlado e com mltiplos recursos disponibilizados pelo controle digital.

Indo alm, h uma maior conscincia de que nossos recursos exigem conservao cuidadosa, o que faz da Soft-Starter um equipamento em sintonia com o cenrio energtico atual, colaborando para o uso racional de nossas instalaes.

Temos a satisfao de reconhecer que o Brasil est muito bem representado nesta rea por uma empresa nacional cujo nome j sinnimo de qualidade nos cinco continentes, a Weg.

Estamos certos de que este guia ser de grande valia para os tcnicos, engenheiros e empreendedores que, conosco, trabalham para construir um futuro altura das potencialidades do nosso pas. J possvel ver este futuro.

1.1 MTODOS DE PARTIDA DE MOTORES

Conforme veremos no captulo 2 (Funcionamento do motor de induo), picos de corrente e torque so intrnsecos partida com plena tenso do motor trifsico.

Na prtica, muitas vezes deseja-se limitar o valor da corrente que ser drenada da rede de alimentao a fim de evitar:1) distrbios na rede ou 2) aumento da demanda de energia eltrica.

No caso dos distrbios na rede, o objetivo reduzir a queda de tenso (ou mesmo a sua interrupo). No caso do aumento da demanda, deseja-se atender limites definidos junto s concessionrias de energia eltrica, uma vez que o no atendimento destes limites punido com a cobrana tarifas elevadas.

Embora, invariavelmente a reduo da corrente seja acompanhada de uma reduo do torque no motor, nem sempre esta reduo de torque tida como prejudicial. Na verdade este um dos aspectos que precisam ser cuidadosamente ponderados a fim de obter-se o melhor dimensionamento do conjunto motor + sistema de partida.

1-2 | Guia de Aplicao Soft-Starter

Introduo

1

1.2 MTODOS TRADICIONAIS DE PARTIDA DE MOTORES

Podemos agrupar os mtodos de partida de motores trifsicos conforme segue:1) Aqueles em que a tenso aplicada ao motor a tenso plena da rede (partida direta)2) Aqueles em que a tenso aplicada ao motor a tenso plena, entretanto a ligao das bobinas do motor leva

a uma tenso menor em cada bobina (chaves estrela- tringulo e srie- paralela)3) Aqueles em que a tenso aplicada ao motor efetivamente reduzida (chaves compensadoras e Soft-

Starter)

Os itens acima so abordados em maior profundidade nos captulos seguintes.

1.2.1 Partida de motores com embreagens

O objetivo bsico que leva a utilizao de embreagens permitir que durante a acelerao de motores assncronos a partida se d praticamente a vazio e a corrente de partida tenha uma durao mnima, com vantagens para a rede de alimentao e para o motor.

Por outro lado o motor poder atingir seu conjugado mximo em processo momentneo de desacelerao (durante o acoplamento da embreagem), enquanto nos outros mtodos este conjugado mximo ser atingido em plena acelerao.

A necessidade de manuteno e maior complexidade de montagem do conjunto mecnico so algumas das restries do uso de embreagens.

1.2.2 Transmisso hidrulica

Em um sistema de transmisso hidrulica, a energia transferida empregando-se um fludo para controlar um movimento linear ou um eixo de sada.

H dois tipos principais de transmisso hidrulica: 1) hidrocinticos (como acoplamentos hidrulicos), que utilizam a energia cintica de um fludo2) hidrostticos, que utilizam a energia de presso do fludo.

1.2.3 Acoplamento Hidrulico

O princpio de funcionamento do acoplamento hidrulico pode ser explicado por analogia com um sistema de bombeamento. Neste sistema uma bomba centrfuga de leo (parte motora) acionada por um motor eltrico. Uma turbina (parte movida), cujo eixo aciona a mquina, acionada atravs do leo movimentado pela bomba.

Tanto a parte motora quanto a parte movida compartilham um mesmo invlucro, sem conexo mecnica entre elas. A energia transmitida pelo fludo (leo) entre as partes.

Desde o incio do movimento do motor h uma tendncia de movimento da parte movida (eixo que aciona a mquina). Quando o conjugado transmitido ao eixo que aciona a mquina se igualar ao conjugado resistente inicia-se a acelerao da mquina.

Este um mtodo de partida historicamente associado a partida de cargas com inrcia elevada, como moinhos ou transportadores.

O grfico a seguir ilustra a evoluo do torque no eixo de sada do acoplamento.


Introduo

1

Figura 1.2: O acoplamento hidrulico segue o princpio das mquinas centrfugas: o torque transmitido ao eixo de sada proporcional ao quadrado da velocidade

Fisicamente, instala-se o acoplamento hidrulico entre o motor e a mquina

Figura 1.3: Exemplo de acoplamento hidrulico com montagem por polias

O acoplamento hidrulico necessita de manuteno para checagem do nvel e carga de leo, o que pode se tornar um procedimento mais ou menos difcil em funo da montagem (com polias, axial ao eixo do motor, com redutores, etc).

Manuteno inadequada ou vazamento do leo podem causar danos no sistema.

1.2.4 Motor de Anis

Os motores de anis caracterizam-se pela capacidade de alterao das curvas de conjugado e corrente atravs da insero de resistncias externas ao circuito rotrico do motor.


Introduo

1

Figura 1.4: Exemplo de circuito de fora de motor de anis

Esta alterao das curvas do motor tornaram o uso do motor de anis bastante conveniente para acelerao de mquinas com alto conjugado resistente em baixas rotaes, como pode-se observar na figura abaixo.


Introduo

1

Figura 1.5: Partida com motor de anis. A insero dos devidos resistores no circuito rotrico leva o torque mximo do motor ao instante inicial de partida.

O motor de anis tambm encontrou aplicao em mquinas que necessitam de alguma variao de velocidade e reduo na corrente de partida.

Entretanto, o uso de Inversores de Freqncia tem levado os motores de anis a fazer parte apenas de situaes muito especficas.

Vale lembrar que o uso de Inversores para partidas de cargas com alto conjugado de partida merece cuidado particular de dimensionamento. Deve-se levar em conta o ciclo de operao e a corrente solicitada com Inversor no dimensionamento trmico do conjunto motor + inversor.

1.2.5 Inversor de Freqncia como um Mtodo de Partida

Embora a principal funo do Inversor de Freqncia seja a variao de velocidade, no possvel deixar de lado suas virtudes no que tange acelerao e parada de mquinas.

Em todos os mtodos de partida, o que se procura so maneiras de lidar com os transitrios de partida (eltricos e mecnicos), e, assim, alcanar com sucesso, e com o mnimo de distrbio, o funcionamento estvel do sistema.

Figura 1.6: Curva torque versus rotao de um motor trifsico acionado por Inversor Vetorial. Desde que provido de meio de ventilao adequada, o motor trifsico acionado por Inversor de Freqncia pode aplicar seu torque nominal mesmo em velocidades baixas

durante quanto tempo for necessrio

Com o Inversor de Freqncia estes transitrios so praticamente eliminados, ou, pelo menos, so bastante reduzidos.


Introduo

1

Por exemplo, em cargas com alta inrcia, o torque e a rampa de acelerao podem ser ajustados da maneira que se consiga a acelerao mais suave possvel. Isto porque o Inversor de Freqncia toma as rdeas do sistema desde os primeiros instantes da acelerao.

Quando se necessita de controle na desacelerao, com ou sem frenagem, tambm atravs do Inversor encontramos o maior nmero de alternativas: tanto pode-se conseguir a parada e desacelerao suaves de uma bomba, quanto torque de frenagem para a descida de uma carga (ponte rolante, guindaste).

Figura 1.7: Fundamental de uma fase na sada do inversor de freqncia durante um processo de acelerao seguido de desacelerao. Com uma taxa de aumento de velocidade (rampa de acelerao) adequada, aliada a novas tecnologias de controle vetorial como o

Vectrue, pode-se praticamente eliminar os transitrios de partida em algumas aplicaes.

Entretanto, convm frisar que cada mquina requer seus devidos cuidados no dimensionamento do Inversor e eventuais acessrios (resistor de frenagem, tipo de retificador, etc).

Figura 1.8: Inversores de Freqncia srie CFW-09. A baixa exigncia de manuteno um dos principais diferenciais dos Inversores de Freqncia, assim como as Soft-Starters

Como Funciona um Motor de Induo?

2


COMO FUNCIONA UM MOTOR DE INDUO?

Para compreender o funcionamento da Soft-Starter e de um Inversor de Freqncia de fundamental importncia entender primeiro como funciona um motor de induo. Para comear enunciaremos os princpios fsicos bsicos da converso de energia eltrica em energia mecnica.

2.1 PRINCPIOS BSICOS DE FUNCIONAMENTO

1. Uma corrente circulando por um condutor produz um campo magntico, representado na figura 2.1 pelas linhas circulares chamadas de linhas de induo magntica. No centro da figura se encontra o condutor e as linhas circulares em volta so uma representao grfica do campo magntico gerado pela corrente.

Figura 2.1

2. Se um condutor movimentado dentro de um campo magntico, aparecer uma tenso induzida entre os terminais do condutor, proporcional ao nmero de linhas de induo cortadas por segundo (figura 2.2). Se o dito condutor forma um circuito fechado, circular por ele uma corrente eltrica.

Figura 2.2


2


3. Dois condutores adjacentes (a e b) pelos quais est circulando uma corrente eltrica (ia e ib) produzem cada um deles um campo magntico (Item 1). A interao entre estes dois campos magnticos produzir uma fora (F) de atrao ou repulso entre os condutores (figura 2.3), proporcional corrente que circula por ambos condutores e distncia (d) entre eles.

Figura. 2.3

4. Um bobinado polifsico, igual ao mostrado na figura 2.4, alimentado por um sistema de tenses trifsico (figura 2.5) produzir um campo magntico girante (figura 2.6). Este princpio similar ao visto na figura 2.1, com a diferena que neste o campo magntico esttico.

Figura 2.4

Figura 2.5


2


Na figura 2.6, os pontos identificados com os nmeros ... correspondem aos momentos em que a tenso de uma das trs fases igual a zero. Desta maneira mais fcil fazer a composio dos vetores de induo magntica para cada instante. Na figura pode-se ver que a resultante destes vetores est girando (campo girante) com uma velocidade proporcional a freqncia e ao nmero de plos do motor.

Figura 2.6

5. A velocidade do campo girante descrito anteriormente, chamada de velocidade sncrona, proporcional freqncia do sistema de tenses trifsico e ao nmero de plos do bobinado.

Velocidade do campo girante [rpm]= (freqncia [1/s] x 120 ) / n de plos

6. Conjugado: O conjugado (tambm chamado de torque, momento ou binrio) a medida do esforo necessrio para girar um eixo. sabido, pela experincia prtica, que para levantar um peso por um processo semelhante ao usado em poos de gua ver figura 2.7 a fora F que preciso aplicar manivela depende do comprimento da manivela.

Quanto maior a manivela, menor ser a fora necessria. Se dobrarmos o tamanho da manivela, a fora F necessria ser diminuda a metade. No exemplo da figura

2.7, se o balde pesa 20kgf e o dimetro do tambor 20 cm, a corda transmitir uma fora de 20 kgf na superfcie do tambor, isto , a 0,1m (10cm) do centro do eixo.

Para contrabalanar esta fora, precisamos de 10 kgf na manivela, se o comprimento a for 0,2 m (20cm). Se a for o dobro, isto 0,4 m, a fora F ser a metade, ou seja, 5kgf.

Como se v, para medir o esforo necessrio para fazer girar o eixo no basta definir a fora empregada: preciso tambm dizer a que distncia do eixo a fora aplicada. O esforo medido pelo conjugado, que o produto F x a , da fora pela distncia.

No exemplo citado, o conjugado vale:

C = 20 kgf x 0,1 m = 10 kgf x 0,2 m = 5 kgf x 0,4 = 2mkgf


2


Figura 2.7

Os motores de induo mais utilizados na indstria so os chamados motores de gaiola trifsicos (figura 2.8 - rotor e estator).

1

23

4

5

6

7

8

9

10

11

12

NCLEO DECHAPAS

BARRAS DEANIS DE

CURTO-CIRCUITO

NCLEO DECHAPAS

VENTILADOR

PROTEO DO

VENTILADOR

CAIXA DELIGAO

TERMINAIS

EIXO

TAMPAS

CARCAA

ENTROLAMENTOTRIFSICO

ROLAMENTOS

Figura 2.8

Estator: Carcaa (1), Ncleo de Chapas (2), Enrolamento trifsico (8)Rotor: Eixo (7), Ncleo de chapas (3), Barras e anis de curto-circuito (12)Outras partes: Tampas (4), Ventilador (5), Proteo do ventilador (6), Caixa de ligao (9), Terminais (10), Rolamentos (11).

Nestes motores o rotor fabricado com espiras em curto-circuito formando uma verdadeira gaiola. O estator formado por trs bobinas (bobinado trifsico), com pares de plos em cada fase.


2


2.2 ANLISE DE FUNCIONAMENTO

Para anlise de funcionamento pode-se considerar o motor de induo como um transformador, onde o enrolamento primrio deste transformador formado pelo estator e o enrolamento secundrio pelo rotor. O prprio nome motor de induo se deve ao fato de que toda a energia requerida pelo rotor para a gerao de torque induzida pelo primrio do transformador (estator) no secundrio (rotor).Como existem dois campos magnticos, um no estator e outro no rotor, e como descrito no item 3, aparecer uma fora entre o rotor e o estator que far com que o rotor gire, j que o nico que pode se movimentar pois est montado sobre rolamentos, disponibilizando assim energia mecnica (torque) no seu eixo. Para facilitar o entendimento do funcionamento do motor de induo dividiremos o estudo em trs casos hipotticos:

Caso 1Primeiramente consideraremos um motor de dois plos com o rotor bloqueado, isto significa que atravs de algum dispositivo mecnico impediremos que o eixo do motor (rotor) gire. Nesta condio, se aplicarmos tenso trifsica com freqncia de 60Hz nos terminais do bobinado do estator, este produzir um campo magntico girante com velocidade de 3600 rpm (item 5). As linhas de induo deste campo magntico cortaro as espiras do rotor com velocidade mxima induzindo assim a mxima tenso nas espiras do rotor, e como estas esto em curto-circuito, circular tambm a mxima corrente por elas. Como toda a energia produzida no rotor tem de ser induzida pelo estator, circular no bobinado do estator uma corrente elevada (6 a 8 vezes maior que a corrente nominal do motor). Se esta condio for mantida por mais que alguns segundos os fios do bobinado do estator iro esquentar de forma indevida, podendo at danificar (queimar) o bobinado, pois no foram projetados para suportar esta corrente por um perodo de tempo grande.

Caso 2Agora vamos para o outro extremo. Vamos supor que o rotor do motor possa girar exatamente velocidade de 3600 rpm. Neste caso as linhas de induo do campo magntico girante produzido pelo estator no cortaro as espiras do rotor pois os dois esto girando com mesma velocidade. Sendo assim no haver tenso induzida, nem corrente, nem gerao de campo magntico. Para a produo de energia mecnica (torque) no motor necessria a existncia de dois campos magnticos, sendo assim, no haver torque no eixo do motor.

Caso 3Vamos supor agora que, nas mesmas condies do Caso 2, baixamos a velocidade do rotor do motor para 3550 rpm. O campo magntico girante tem uma velocidade de 3600 rpm, assim que as linhas de induo do campo magntico girante do estator cortaro as espiras do rotor com uma velocidade de 50 rpm (3600 rpm 3550 rpm = 50 rpm), produzindo uma tenso e uma corrente induzida no rotor. A interao entre os dois campos magnticos, o do estator e o do rotor, produziro uma fora, que pela sua vez produzir torque no eixo do motor.A diferena entre a velocidade sncrona (3600 rpm) e a velocidade do rotor conhecida como escorregamento.Escorregamento = velocidade sncrona velocidade do rotor

(Ns N)S = Ns

Descritas estas trs condies, podemos agora imaginar o que acontece na prtica com nosso motor de induo.Na partida acontece algo similar ao descrito no caso 1, mas na prtica a diferena do rotor bloqueado do caso 1 nosso motor pode girar livremente. Sendo assim circular no bobinado do estator uma corrente elevada (6 a 8 vezes maior que a corrente nominal do motor) que diminuir a medida que a velocidade do motor aumenta. Quando a velocidade do rotor se aproxima da velocidade sncrona (caso 2) o torque produzido diminuir, fazendo diminuir tambm a velocidade do rotor. Existir ento um ponto de equilbrio entre a carga do motor e a velocidade do rotor (caso 3).Se a carga no eixo do motor aumenta, a velocidade do rotor tender a diminuir, e o escorregamento aumentar. Se o escorregamento aumenta a velocidade com que as linhas de induo do campo magntico do rotor cortam o estator aumentar, aumentando tambm a tenso e corrente induzida no rotor. Se a corrente maior, o campo magntico gerado por esta tambm ser maior, aumentando assim o torque disponvel no eixo do motor, chegando novamente numa condio de equilbrio. Se o torque requerido pela carga maior que o


2


nominal do motor, e se esta condio mantida por muito tempo, a corrente do motor ser maior que a nominal e o motor ser danificado.

2.3 CURVAS CARACTERSTICAS DO MOTOR DE INDUO

2.3.1 Torque x Velocidade

a curva que mostra a relao entre o torque desenvolvido pelo motor e a sua rotao. Na partida, quando o motor ligado diretamente rede, o torque (torque de partida) ser de aproximadamente 2 a 2,5 vezes o torque nominal, diminuindo a medida que a velocidade aumenta at atingir um valor de 1,5 a 1,7 do torque nominal a aproximadamente 30% da velocidade nominal. A medida que a velocidade aumenta o torque aumenta novamente at atingir o seu valor mximo (80% da velocidade nominal) chegando a seu valor nominal na velocidade nominal. Como mostra a curva (linha cheia) da figura 2.9.

2.3.2 Corrente x Velocidade

a curva (linha tracejada da figura 2.9) que mostra a relao entre a corrente consumida pelo motor em funo da sua velocidade. A figura mostra que na partida, quando o motor ligado diretamente rede, a corrente que circula por ele ser 5 a 6 vezes maior que a corrente nominal, diminuindo a medida que a velocidade aumenta at atingir um valor estacionrio determinado pela carga acoplada ao motor. Se a carga for a nominal a corrente ser tambm a corrente nominal.

Figura 2.9: Curva Torque x Velocidade e Corrente x Velocidade para motores de induo de rotor em gaiola alimentados com tenso e freqncia constantes

2.4 POTNCIA E PERDAS

Na placa de identificao do motor existe um parmetro chamado de rendimento e identificado pela letra grega . Este parmetro uma medida da quantidade de potncia eltrica transformada pelo motor em potncia mecnica. A potncia transmitida carga pelo eixo do motor menor que a potncia eltrica absorvida da rede, devido s perdas no motor. Essas perdas podem ser classificadas em:

perdas no enrolamento estatrico (perdas no cobre); perdas no rotor; perdas por atrito e ventilao; perdas magnticas no ncleo (perdas no ferro);


2


2.5 CARACTERSTICAS DE TEMPERATURA CLASSES DE ISOLAMENTO TRMICO

Sendo o motor de induo uma mquina robusta e de construo simples, a sua vida til depende quase exclusivamente da vida til da isolao do bobinado e da vida mecnica dos rolamentos. Vida til da isolao refere-se ao envelhecimento gradual do isolante, no suportando mais a tenso aplicada e produzindo curto-circuito entre as espiras do bobinado.Para fins de normalizao, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela combinao de vrios materiais) so agrupados em CLASSES DE ISOLAMENTO, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar continuamente sem que seja afetada sua vida til. As classes de isolamento utilizadas em mquinas eltricas e os respectivos limites de temperatura conforme norma NBR-7094, so mostradas na tabela a seguir:

Tabela 2.1: Classes de isolamento

CLASSE TEMPERATURA (C)

A 105E 120B 130F 155H 180

As classes B e F so as freqentemente utilizadas.O sistema de isolamento convencional dos motores, que tem sido utilizado com sucesso em todos os casos de alimentao com fontes senoidais tradicionais (50/60Hz) pode no atender os requisitos necessrios se os mesmos forem alimentados por outro tipo de fonte. o caso dos motores alimentados por inversores de freqncia. Atualmente, com a utilizao generalizada destes equipamentos, o problema do rompimento da isolao provocado pelos altos picos de tenso decorrentes da rapidez de crescimento dos pulsos gerados pelo inversor, bem como a alta freqncia com que estes so produzidos, obrigou a implementar melhorias no isolamento dos fios e no sistema de impregnao, afim de garantir a vida dos motores. Estes motores com isolamento especial so chamados de Inverter Duty Motors.

2.6 TEMPO DE ROTOR BLOQUEADO

Tempo de rotor bloqueado o tempo necessrio para que o enrolamento da mquina, quando percorrido pela sua corrente de partida, atinja a sua temperatura limite, partindo da temperatura em condies nominais de servio e considerando a temperatura ambiente no seu valor mximo.Este tempo um parmetro que depende do projeto da mquina. Encontra-se normalmente no catlogo ou na folha de dados do fabricante. A tabela abaixo mostra os valores limites da temperatura de rotor bloqueado, de acordo com as normas NEMA e IEC.

Tabela 2.2: Temperatura limite de rotor bloqueado

CLASSE DE ISOLAMENTO

TEMPERATURA MXIMA (C)Tmx(C)

NEMA MG1.12.53 IEC 79.7B 175 185 80F 200 210 100H 225 235 125

Para partidas com tenso reduzida o tempo de rotor bloqueado pode ser redefinido como segue:

trb = tb x ( Un / Ur )2

Onde:trb = Tempo de rotor bloqueado com tenso reduzida tb = Tempo de rotor bloqueado tenso nominalUn = Tenso nominalUr = Tenso reduzida


2


Outra forma de se redefinir o tempo de rotor bloqueado atravs da utilizao da corrente aplicada ao motor, como segue:

Ipntrb = tb . ( )2

Ipc

Onde:trb = Tempo de rotor bloqueado com corrente reduzidatb = Tempo de rotor bloqueado corrente nominalIpn = Corrente de partida direta do motor Ipc = Corrente de partida do motor com corrente reduzida

Geralmente, Ipn obtido de catlogos e possui o valor em torno de 6 a 8 vezes a corrente nominal do motor, e Ipc depende do mtodo de partida do motor. Se por exemplo esta partida for do tipo estrela-tringulo o valor da corrente ser de aproximadamente 1/3 da corrente de partida.

Mtodos de Comando de um Motor de Induo

3


MTODOS DE COMANDO DE UM MOTOR DE INDUO

Os mtodos de comando de um motor de induo, so implementados com equipamentos eletromecnicos, eltricos e eletrnicos. Estes equipamentos permitem acelerar (partir) e desacelerar (frenar) o motor de acordo com requisitos impostos pela carga, segurana, concessionrias de energia eltrica, etc.

3.1 CATEGORIAS DE PARTIDA

Conforme as suas caractersticas de torque em relao velocidade e corrente de partida, os motores de induo trifsicos com rotor de gaiola, so classificados em categorias, cada uma adequada a um tipo de carga. Estas categorias so definidas em norma (NBR 7094), e so as seguintes:

a) Categoria NConstituem a maioria dos motores encontrados no mercado e prestam-se ao acionamento de cargas normais, como bombas, mquinas operatrizes, e ventiladores.

b) Categoria HUsados para cargas que exigem maior torque na partida, como peneiras, transportadores carregadores, cargas de alta inrcia, britadores, etc.

c) Categoria DUsados em prensas excntricas e mquinas semelhantes, onde a carga apresenta picos peridicos. Usados tambm em elevadores e cargas que necessitam de torques de partida muito altos e corrente de partida limitada.

Tabela 3.1: Caractersticas das categorias de partida direta

Categorias de partida

Torque de partidaCorrente de

partidaEscorregamento

N Normal Normal BaixoH Alto Normal BaixoD Alto Normal Alto

As curvas torque x velocidade das diferentes categorias esto mostradas na figura 3.1.

Figura 3.1: Curvas caractersticas de torque em funo da categoria do motor (partida direta)


3


3.2 FORMAS DE PARTIDAS

Partida DiretaA maneira mais simples de partir um motor de induo a chamada partida direta, aqui o motor ligado rede diretamente atravs de um contator (ver figura 3.2). Porm, deve-se observar que para este tipo de partida existem restries de utilizao. Como j foi visto anteriormente, a corrente de partida de um motor de induo quando ligado diretamente tenso da rede 5 a 8 vezes maior que a corrente nominal. Por este motivo, e fundamentalmente para motores de grande porte, a partida direta no utilizada.

Figura 3.2: Partida direta


3


Partida Estrela-Tringulo (Y- )Este tipo de partida s pode ser utilizado em motores que possuam ligao em dupla tenso (por exemplo 3 x 380 V e 3 x 220 V). A menor tenso dever ser igual tenso de rede e a outra 1,73 vezes maior. (Ex.: 220/380V, 380/660V). Esta partida implementada com dois contatores como mostra a figura 3.3. Na partida o motor ligado na conexo de maior tenso, isto possibilita uma reduo de at 1/3 da corrente de partida do motor, como mostra a figura 3.4.A partida estrela-tringulo poder ser usada quando a curva de torque do motor for suficientemente elevada para que possa garantir a acelerao da mquina com a corrente reduzida, ou seja, o torque resistente da carga no dever ser superior ao torque do motor quando o motor estiver em estrela.

Figura 3.3: Partida estrela-tringulo

Figura 3.4: Curva caracterstica de torque e corrente, motor com partida estrela-tringulo


3


Partida Eletrnica (Soft-Starter)Ser abordada em profundidade no captulo a seguir.

Figura 3.5: Curva caracterstica de torque e corrente, motor com partida suave (soft-starter)

Alm da vantagem do controle da corrente durante a partida, a chave eletrnica apresenta, tambm, a vantagem de no possuir partes mveis.

Ainda, como um recurso adicional, a soft-starter apresenta a possibilidade de efetuar a desacelerao suave das cargas de baixa inrcia.

Partida SRIE-PARALELOEste tipo de partida s pode ser utilizado em motores que possibilitam a ligao em dupla tenso. A menor das duas tenses deve ser igual a tenso da rede e a outra deve ser o dobro.

Por exemplo: 220V- 440V e 380V-760V (mais comuns), ou outros valores de tenso de rede, seguindo a mesma regra: 230V-460V, etc.

Para tanto, o motor deve dispor de 9 ou 12 terminais de ligao, para permitir as ligaes tringulo srie-paralelo (figuras 3.6 e 3.7) ou estrela srie-paralelo (figuras 3.8 e 3.9).


3


Figura 3.6: Ligao tringulo srie: apta a receber ligao superior, entretanto aplica-se tenso reduzida: este o princpio de funcionamento da srie-paralelo

Figura 3.7: Ligao tringulo paralelo: apta a receber tenso reduzida, e efetivamente aplicando-se tenso reduzida: o motor desenvolve suas caractersticas nominais

Figura 3.8: Ligao estrela srie: apta a receber ligao superior, entretanto aplica-se tenso reduzida, conforme o princpio de funcionamento da srie paralelo

Figura 3.9: Ligao estrela paralelo: apta a receber tenso reduzida, e efetivamente aplicando-se tenso reduzida: o motor desenvolve suas caractersticas nominais


3


No momento da partida a corrente fica reduzida para 25 a 33% da corrente de partida direta, entretanto o mesmo ocorre com o torque, restringindo o uso desta chave para partidas em vazio.

Figura 3.10: Chave srie paralelo, usando nove cabos do motor

Partida compensadoraEsta chave de partida alimenta o motor com tenso reduzida em suas bobinas, na partida.

A reduo de tenso nas bobinas (apenas durante a partida) feita atravs da ligao de um autotransformador em srie com as mesmas.

Aps o motor ter acelerado as bobinas passam a receber tenso nominal.

A reduo de corrente depende do TAP em que o autotransformador estiver ligado.

TAP 65%: Reduo para 42% do seu valor de partida direta

TAP 80%: Reduo para 64% do seu valor de partida direta

A chave de partida compensadora pode ser usada para motores que partem com alguma carga. O conjugado resistente deve ser inferior ao conjugado disponibilizado pelo motor durante a partida com tenso reduzida pela compensadora.Os motores podem ter tenso nica e, apenas, trs cabos disponveis.


3


Figura 3.11: Curvas caractersticas do motor trifsico partindo com chave compensadora, TAP 85%

Figura 3.12: Partida compensadora


3


3.3 FRENAGEM

Os motores de induo possibilitam vrias formas de frenagem, isto , onde se tem s < 0 e o motor opera com caractersticas de gerador. A seguir apresentaremos dois mtodos de frenagem eltrica.

3.3.1 Frenagem por contra-corrente

Obtm-se a frenagem por contra-corrente atravs da inverso de duas fases da tenso de alimentao do enrolamento estatrico (ver figura 3.14), para reverter a direo de rotao do campo girante do motor com o mesmo girando ainda na direo inicial. Dessa forma, a rotao do rotor fica agora contrria a um torque que atua em direo oposta (ver figura 3.13) e comea a desacelerar (frenar). Quando a velocidade cai a zero o motor deve ser desenergizado, caso contrrio, passar a funcionar em sentido oposto. Para este tipo de frenagem, as correntes induzidas nos enrolamentos rotricos so de freqncias altas (duas vezes a freqncia estatrica) e de elevada intensidade, pois o torque desenvolvido pelo motor elevado, onde h a absoro de potncia eltrica da rede com corrente maior que a nominal, acarretando em um sobreaquecimento do motor.

Figura 3.13: Curva de torque x rotao na frenagem por contra-corrente

Figura 3.14: Frenagem por contra-corrente


3


3.3.2 Frenagem por injeo de corrente contnua (CC)

obtida atravs da desconexo do estator da rede de alimentao e da posterior conexo a uma fonte de corrente contnua (ver figura 3.16). A corrente contnua enviada ao enrolamento estatrico estabelece um fluxo magntico estacionrio cuja curva de distribuio tem uma fundamental de forma senoidal. A rotao do rotor em seu campo produz um fluxo de corrente alternada no mesmo, o qual tambm estabelece um campo magntico estacionrio com respeito ao estator. Devido interao do campo magntico resultante e da corrente rotrica, o motor desenvolve um torque de frenagem (ver figura 3.15) cuja magnitude depende da intensidade do campo, da resistncia do circuito rotrico e da velocidade do rotor.

Figura 3.15: Curva de torque x rotao durante a frenagem CC

Na prtica, a frenagem CC tem sua aplicao limitada devido ao fato de que toda a energia de frenagem dissipada no prprio motor, podendo causar sobreaquecimento excessivo no mesmo. Assim, para no comprometer a vida til do motor, utiliza-se a frenagem CC com tenses contnuas limitadas a aproximadamente 20% da tenso nominal CA do motor.

Figura 3.16: Frenagem por injeo de CC


3


3.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MTODOS DE PARTIDA

Partida Direta

Vantagens Menor custo de todas Muito simples de implementar Alto torque de partida

Desvantagens Alta corrente de partida, provocando queda de tenso na rede de alimentao. Em funo disto pode provocar

interferncia em equipamentos ligados na mesma instalao necessrio sobredimensionar cabos e contatores Limitao do nmero de manobras/hora Picos de torque

Estrela-Tringulo

Vantagens Custo reduzido A corrente de partida reduzida a 1/3 quando comparada com a partida direta No existe limitao do nmero de manobras/hora

Desvantagens Reduo do torque de partida a aproximadamente 1/3 do nominal So necessrios motores com seis bornes Caso o motor no atingir pelo menos 90% da velocidade nominal, o pico de corrente na comutao de estrela

para tringulo equivalente ao da partida direta Em casos de grande distncia entre motor e chave de partida, o custo levado devido a necessidade de

seis cabos.

Soft-StarterTer suas vantagens e desvantagens abordadas em profundidade no captulo a seguir.

PARTIDA SRIE-PARALELO

Vantagens Custo reduzido A corrente de partida reduzida a quando comparada com a partida direta

Desvantagens Reduo do torque de partida a aproximadamente do torque de partida nominal So necessrios motores com pelos menos nove bornes (ou seja, capacidade de fechamento das bobinas

para tenso igual duas vezes a tenso da rede) Caso o motor no atingir pelo menos 90% da velocidade nominal, o pico de corrente na comutao da ligao

equivalente ao da partida direta Em casos de grande distncia entre motor e chave de partida, o custo elevado devido a necessidade de

nove cabos.

Partida compensadora

Vantagens Capacidade de partir com alguma carga Possibilidade de algum ajuste de tenso de partida, selecionando (conectando) o TAP no transformador Necessrio apenas trs terminais disponveis no motor Na passagem da tenso reduzida para a tenso da rede, o motor no desligado e o segundo pico bem

reduzido


3


Desvantagens Tamanho e peso do autotransformador Nmero de partidas por hora limitado Custo adicional do autotransformador

3.5 NBR-5410 REFERENTE A PARTIDA COM CORRENTE REDUZIDA

A NBR 5410 de novembro de 1997, no item referente a motores eltricos, orienta sobre a corrente de partida de motores e a necessidade de se reduzir a corrente de partida dos motores eltricos a fim de se evitar perturbaes na rede.

Figura 3.17: NBR-5410 (reproduo de fotocpia)


3


Abaixo segue transcrio do texto da NBR 5410, item 6.5.3

6.5.3 Motores

6.5.3.1 Generalidades

As cargas constitudas por motores eltricos apresentam peculiaridades que as destinguem das demais.

a) A corrente absorvida durante a partida muito maior que a de funcionamento normal em carga;

b) A potncia absorvida em funcionamento determinada pela potncia mecnica no eixo solicitada pela carga acionada, o que pode resultar em sobrecarga na rede de alimentao se o motor no for protegido adequadamente.

Em razo destas peculiaridades, a instalao de motores, alm das demais prescries desta Norma, deve atender s prescries seguintes.

6.5.3.2 Limitao das perturbaes devidas partida de motores

Para evitar perturbaes inaceitveis na rede de distribuio na prpria instalao e nas demais cargas ligadas a instalao de motores deve-se:

a) Observar as limitaes impostas pela concessionria local referentes a partida de motores;

NOTA: Para partida direta de motores com potncia acima de 3,7kW (5CV), em instalaes alimentadas por rede de distribuio pblica em baixa tenso, deve ser consultada a concessionria local.

b) Limitar a queda de tenso nos demais pontos de utilizao, durante a partida do motor, aos valores estipulados em 6.2.6.1.

Para obter conformidade s limitaes descritas nas alneas a) e b) anteriores, pode ser necessrio o uso de dispositivos de partida que limitem a corrente absorvida durante a partida.

NOTA!Em instalaes contendo muitos motores, pode ser levado em conta a probabilidade de partida simultnea de vrios motores.

Como pode ser observado no texto acima, a reduo da corrente de partida de motores uma necessidade prevista em norma.

Dentre as diversas formas de reduo da corrente de partida, trataremos nos captulos seguintes da forma mais eficaz, e com excelente relao custo/benefcio para a maioria das aplicaes: a partida de motores atravs da SOFT-STARTER.

Soft-Starter

4


SOFT-STARTER

4.1 INTRODUO

Entender o funcionamento da Soft-Starter importante para construir uma base slida de conhecimentos, a partir da qual o usurio do equipamento poder desenvolver sua capacidade de aplicao do produto.Vamos abordar com especial ateno o principal componente de fora da Soft-Starter: o SCR Silicon Controlled Rectifier. Entender o funcionamento do SCR boa parte do entendimento do funcionamento da Soft-Starter.Adotaremos a seguir uma seqncia de raciocnio baseada em analogias com outros fenmenos, e com outros componentes, permitindo assim o entendimento do funcionamento do SCR.

4.1.1 Semicondutores e componentes eletrnicos

Um material semicondutor, como o silcio, um elemento com capacidade intermediria de conduo de corrente, ou seja, sua capacidade natural de permitir fluxo de corrente eltrica intermediria entre aquela de um condutor propriamente dito e aquela de um material isolante. A maneira como um semicondutor lidar com cargas eltricas depende de como foram adicionadas impurezas a sua composio, processo este chamado de dopagem. Existem dois tipos de dopagem: P e N, e cada uma delas tm comportamento complementar no que diz respeito conduo de cargas eltricas. Exemplificando: o diodo, um componente eletrnico que possui duas diferentes partes de semicondutor, formando um juno P-N. As propriedades de conduo so tais que fazem o diodo permitir o fluxo de corrente eltrica somente em um sentido, situao esta definida como diretamente polarizado. O mesmo diodo, porm polarizado inversamente tem o comportamento de um isolante.As condies que desencadeiam o comportamento eltrico de um componente eletrnico variam com o nvel de tenso ou corrente, a presena de um sinal eltrico de estimulo externo ou at mesmo por luz visvel, infravermelho, etc.

4.1.2 A caracterstica mais marcante dos tiristores

Tiristores so componentes que exibem uma propriedade marcante: de maneira geral, ele no retorna ao seu estado original depois que a causa da sua mudana de estado tenha desaparecido. Uma analogia simples a ao mecnica de um interruptor de luz: quando o interruptor pressionado, ele muda de posio e permanece assim mesmo depois do estmulo do movimento ter desaparecido (ou seja, mesmo depois de tirar a mo do interruptor). Em contraste, um boto de campainha volta a sua posio original aps cessar o estmulo externo.Transistores bipolares e IGBTs, tambm no travam em um determinado estado aps terem sido estimulados por um sinal de corrente ou tenso: para qualquer sinal de entrada o transistor exibir um comportamento previsvel conforme sua curva caracterstica.Voltando aos Tiristores: eles so componentes semicondutores que tendem a permanecer ligados, uma vez ligados, e tendem a permanecer desligados, uma vez que tenham sido desligados. Um evento momentneo capaz de lig-los ou deslig-los, e assim eles permanecero por conta prpria, mesmo que a causa de mudana de estado tenha sido eliminada.Antes de analisar o tiristor propriamente dito, interessante analisarmos seu precursor histrico: as vlvulas de descarga a gs.

4.1.3 Introduo s vlvulas de descarga a gs

Uma tempestade uma oportunidade de presenciar fenmenos eltricos interessantes.A ao do vento e da chuva acumula cargas eltricas estticas entre as nuvens e a terra, e entre as prprias nuvens. A diferena de carga manifesta-se como altas tenses, e quando a resistncia eltrica do ar no pode mais suportar esta alta tenso, ocorrem surtos de corrente entre plos de carga eltrica oposta, o que chamamos de relmpagos, raios ou descargas atmosfricas.

Soft-Starter

4


Figura 4.1: Descarga atmosfrica

Sob condies normais o ar tem uma tremenda resistncia eltrica. Genericamente sua resistncia tratada como infinita. Sob presena de gua e/ou poeira sua resistncia diminui, mas permanece um bom isolante para a maioria das situaes. Quando um nvel suficientemente alto de tenso aplicado atravs de uma distncia de ar, entretanto, suas propriedades eltricas so alteradas: eltrons so arrancados de suas posies normais em torno do ncleo de seus tomos, e so liberados para constituir corrente eltrica. O ar nesta situao considerado ionizado, recebe a denominao de plasma, e tem resistncia eltrica bem menor que o ar.

Conforme a corrente eltrica se movimenta pelo ar, energia dissipada na forma de calor, o que mantm o ar em estado de plasma, cuja baixa resistncia favorece a manuteno do raio mesmo aps alguma reduo da tenso. O relmpago persiste at que a tenso caia abaixo de um nvel insuficiente para manter corrente suficiente para dissipar calor. Finalmente, no h calor para manter o ar em estado de plasma, que volta ao normal, deixa de conduzir corrente e permite que a tenso aumente novamente.

Observe como o ar se comporta neste ciclo: quando no est conduzindo, ele permanece um isolante at que a tenso ultrapasse um nvel crtico. Ento, uma vez que ele muda de estado, ele tende a permanecer um condutor at que a tenso caia abaixo de um nvel mnimo. Este comportamento, combinado com a ao do vento e chuva, explica a existncia dos raios como breve descargas eltricas.

4.1.4 Thyratron

Nas vlvulas thyratron pode-se observar comportamentos semelhantes do ar durante a ocorrncia de um relmpago, com a diferena de que a vlvula pode ser disparada por um pequeno sinal.

O thyratron essencialmente uma vlvula preenchida com gs, que pode conduzir corrente com uma pequena tenso de controle aplicada entre o grid e o ctodo, e desligado reduzindo-se a tenso plate-catodo.

grid

plate

ctodo

Figura 4.2: Circuito de controle simplificado do thyratron

No circuito visto acima a vlvula thyratron permite corrente atravs da carga em uma direo (note a polaridade atravs da carga resistiva) quando disparado pela pequena tenso DC de controle conectada entre grid e ctodo.

Soft-Starter

4


O pontinho dentro do circulo do smbolo esquemtico indica preenchimento com gs, em oposio ao vcuo verificado em outras vlvulas.Observe que a fonte de alimentao da carga alternada, o que d uma dica de como o thyratron desliga aps ter sido disparado: uma vez que a tenso AC periodicamente passa por zero volt a cada meio ciclo, a corrente ser interrompida periodicamente.

Esta breve interrupo permite vlvula resfriar e retornar a seu estado desligado. Conduo de corrente pode prosseguir apenas se h tenso suficiente aplicada pela fonte AC e se a tenso DC de controle permitir.Um osciloscpio indicaria a tenso na carga conforme figura 4.3:

Figura 4.3

Enquanto a fonte de tenso sobe, a tenso na carga permanece zero, at que o valor de threshold voltage seja atingido.

Neste ponto a vlvula comea a conduzir, seguindo a tenso da fonte at a prxima fase do ciclo. A vlvula permanece em seu estado ligado, mesmo aps a tenso reduzir-se abaixo do valor de disparo (threshold voltage). Como os thyratron so one-way, no h conduo no ciclo negativo. Em circuitos prticos, poder-se-ia arranjar vrios thyratron para formar um retificador de onda completa.Thyratrons tornaram-se obsoletos com o surgimento dos tiristores, exceto para algumas aplicaes muito especiais, devido a possibilidade de thyratrons lidar com valores altssimos de tenso e corrente.

4.1.5 SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Partiremos da representao do SCR para iniciar nossa explanao:

Figura 4.4

Representado da maneira acima o SCR assemelha-se a dois transistores bipolares interligados, um PNP e outro NPN.H trs maneiras de dispar-lo:

com uma variao brusca de tenso ultrapassando-se um limite de tenso aplicando-se a tenso entre gate e ctodo.

Soft-Starter

4


A ltima maneira , na prtica, a nica desejada. Os SCRs normalmente so escolhidos com valor de tenso de breakover bem superior a tenso esperada no circuito.O circuito de teste de um SCR excelente para entender sua operao.

Figura 4.5: Circuito de teste do SCR

Uma fonte DC usada para energizar o circuito, e dois botes com retorno so usados para disparar e para desenergizar o SCR.

Pressionado o boto liga conecta-se o gate ao nodo, permitindo corrente de um terminal da bateria atravs da juno PN do ctodo- gate, atravs do contato do boto, da carga resistiva e de volta ao outro terminal da bateria.

Esta corrente de gate deve ser suficiente para o SCR selar na posio ligado. Mesmo soltando o boto, o SCR deve permanecer conduzindo.

Pressionar o boto desliga (normalmente fechado) corta a corrente e fora o SCR desligar.Se neste teste o SCR no selar o problema pode ser o valor hmico da carga. O SCR necessita de um valor mnimo de corrente de carga para permanecer conduzindo.A maioria das aplicaes para o SCR so controle em AC, apesar dos SCR serem inerentemente DC (unidirecionais).

Se necessrio um circuito bidirecional, vrios SCR podem ser usados (um ou mais em cada direo) para lidar com a corrente de ambas fases do ciclo, positiva e negativa.O principal motivo do uso do SCR em circuitos de fora AC a sua resposta onda AC: trata-se deu um componente que permanece conduzindo (como o thyratron, seu precursor) uma vez estimulado e at que a corrente da carga passe por zero.

4.1.6 Entendendo o disparo do SCR

Conectando-se o devido circuito de controle ao gate do SCR ns podemos cortar a senide em qualquer ponto para conseguir controlar a energia entregue carga.Tomemos o seguinte circuito como exemplo.

Figura 4.6: Fonte AC, SCR e carga resistiva ligados em srie

Aqui o SCR inserido em um circuito para controlar energia de uma fonte AC fornecida carga. Sendo unidirecional, no mximo poderemos entregar meia onda carga, entretanto, para demonstrar o conceito bsico de controle, este circuito mais fcil do que um para controle de toda a senide, que exigiria dois SCR.

Soft-Starter

4


Sem disparar o gate, e com fonte AC abaixo do valor de breakover, o SCR nunca comear a conduzir.Conectar o gate ao nodo atravs de um diodo normal, disparar o SCR quase imediatamente no incio de qualquer fase positiva do ciclo.

Figura 4.7: Gate conectado ao nodo atravs de diodo

Pode-se, entretanto, atrasar-se o disparo inserindo-se alguma resistncia no circuito de disparo do gate, incrementando assim a quantidade de tenso necessria para provocar o disparo. Em outras palavras, se dificultarmos para os eltrons transitarem atravs do gate, a tenso AC ter de alcanar um valor mais alto at que haja corrente para ligar o SCR.

Resultado:

Figura 4.8: Resistncia inserida ao circuito de gate

Com a meia onda cortada em um nvel mais elevado pelo disparo atrasado do SCR, a carga recebe menos energia, uma vez que a carga fica conectada fonte por um tempo menor.Tornando varivel o resistor do gate, pode-se fazer ajustes energia fornecida:

Soft-Starter

4


Figura 4.9: Variando a resistncia, variamos o ponto de disparo do SCR (quanto maior a resistncia maior o ponto, ou ngulo, de disparo)

Infelizmente este esquema de controle tem uma limitao significativa. Usando a fonte AC para disparar o SCR, limita-se o controle metade da fase positiva do ciclo, em outras palavras, no h como atrasar o disparo para depois do pico. Isto limitaria o nvel mnimo de energia quele conseguido com o disparo do SCR no pico da onda (a 90 graus). Elevando-se a resistncia a um valor maior, faria o circuito no disparar nunca.Uma soluo a adio de um capacitor defasador ao circuito:

Figura 4.10: A forma de onda com menor amplitude a tenso no capacitor.

A ttulo de ilustrao, vamos supor que a resistncia de controle alta, ou seja, o SCR no est disparando sem este capacitor e no h corrente atravs da carga, exceto a pequena quantia de corrente atravs do capacitor e resistor.A tenso do capacitor pode ser defasada de 0 a 90 em relao fonte AC. Quando esta tenso defasada atingir um valor alto o suficiente, o SCR ser disparado.Supondo que h periodicamente tenso suficiente nos terminais do capacitor para disparar o SCR, o a forma de onda de corrente resultante ser como segue:

Soft-Starter

4


Figura 4.11: O disparo do tiristor se d aps o pico mximo, devido escolha conveniente do capacitor.

Uma vez que a forma de onda do capacitor ainda est subindo aps o pico da senoide de tenso de alimentao, possvel dispar-lo depois do pico, cortando a onda de corrente de modo a liberar um valor de energia mais baixo carga.

Os SCR tambm podem ser disparados por circuitos mais complexos. Transformadores de pulsos so usados para acoplar o circuito de disparo ao gate/ ctodo do SCR para prover isolao eltrica entre os circuitos de disparo e de fora:

Figura 4.12: Disparo com transformador defasador

Quando mltiplos SCR so utilizados para controle de fora, os ctodos no so eletricamente comuns, tornando difcil o uso de um nico circuito de disparo para todos SCR.Um exemplo a ponte retificadora controlada:

Figura 4.13: Ponte controlada

Soft-Starter

4


Como em qualquer retificador, os elementos opostos devem conduzir simultaneamente. SCR 1 e 3, e SCR 2 e 4.Como eles no compartilham a conexo de ctodo, faz-se necessrio lanar mo de transformadores de pulso, conforme mostra a figura 4.14:

Figura 4.14: Uso de transformadores de pulso (circuito simplificado para dois tiristores para facilitar o entendimento)

No circuito acima foi omitido o transformador de pulso do SCR 1 e 3 a fim de tornar o desenho mais claro.Naturalmente, os circuitos de controle no so limitados circuitos monofsico. Assim como na Soft-Starter, o circuito de controle pode ser trifsico. Um retificador trifsico com os circuitos de disparo omitidos parece com o seguinte:

Figura 4.15: Retificador trifsico (circuito de disparo omitido)

Soft-Starter

4


4.2 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DA SOFT-STARTER

O funcionamento das Soft-Starters est baseado na utilizao de uma ponte tiristorizada (SCRs) na configurao anti-paralelo, que comandada atravs de uma placa eletrnica de controle, a fim de ajustar a tenso de sada, conforme programao feita anteriormente pelo usurio. Esta estrutura apresentada na figura 4.16.

Figura 4.16: Blocodiagrama simplificado

Como podemos ver, a Soft-Starter controla a tenso da rede atravs do circuito de potncia, constitudo por seis SCRs, onde variando o ngulo de disparo dos mesmos, variamos o valor eficaz de tenso aplicada ao motor. A seguir faremos uma anlise mais atenciosa de cada uma das partes individuais desta estrutura, j que notamos nitidamente que podemos dividir a estrutura acima em duas partes: o circuito de potncia e o circuito de controle.

CIRCUITO DE POTNCIA Como j sabemos, a etapa de potncia da Soft-Starter tem como principais componentes os tiristores SCR (Silicon Controlled Rectifier). Controlando o ngulo de disparo do SCR, podemos controlar a tenso mdia aplicada carga, controlando assim sua corrente e potncia.

Numa soft-starter, o controle da tenso tem que ser feito nos dois sentidos da corrente, devendo ser utilizada a configurao anti-paralela de dois SCR por fase, conforme indicado na figura abaixo.

Soft-Starter

4


Figura 4.17: Dois tiristores em anti-paralelo

Neste caso, tem-se o controle da tenso nas duas metades do ciclo, mediante os disparos nos Gates provenientes do circuito de controle. Na figura 4.18 temos um diagrama simplificado do circuito de potncia de uma soft-starter, onde notamos o uso dos pares de tiristores (SCR) em anti-paralelo em cada fase do circuito.

Mediante um circuito de controle para os disparos dos tiristores, a tenso a ser aplicada no motor pode ir crescendo linearmente, tendo com isso um controle da corrente de partida do motor.Ao final da partida do motor, o motor ter sobre seus terminais praticamente toda a tenso da rede.

Figura 4.18: SCRs no circuito de fora do motor (ligao fora do delta do motor)

A seguir temos a ilustrao da forma de onda da tenso em uma das fases do motor em quatro instantes. Nota-se que ao reduzir o ngulo de disparo dos SCR, a tenso a ser aplicada no motor aumenta, aumentando com isso a corrente no mesmo.

Soft-Starter

4


Figura 4.19 b: Disparo a 90Figura 4.19 a: Disparo a 150

Figura 4.19 d: Disparo a 45 Figura 4.19 d: Disparo a 15

Para evitar disparos acidentais dos SCR, instala-se em paralelo com os mesmos um capacitor e um resistor conforme indicado na figura 4.20. Este circuito auxiliar denominado de Snubber e tem como finalidade evitar o disparo por dV/dT (variao abrupta da tenso num pequeno intervalo de tempo).

Figura 4.20: Snubber

Para se fazer a monitorao da corrente na sada da Soft-Starter, instala-se transformadores de corrente, permitindo com isso que o controle eletrnico efetue a proteo e manuteno do valor de corrente em nveis pr-definidos (funo limitao de corrente ativada)

CIRCUITO DE CONTROLE Onde esto contidos os circuitos responsveis pelo comando, monitorao e proteo dos componentes do circuito de potncia, bem como os circuitos utilizados para comando, sinalizao e interface homem-mquina que sero configurados pelo usurio em funo da aplicao.

Soft-Starter

4


4.3 PRINCIPAIS CARACTERSTICAS

Embora o CAPTULO 5 deste guia seja dedicado a descrio detalhada das funes (parmetros) da Soft-Starter, consideramos conveniente apresentar neste ponto uma abordagem diferenciada para as principais funes da Soft-Starter.Aqui no entraremos em detalhes de faixas de valores, mas daremos nfase em aspectos prticos, como, se uma funo mais adequada para uma carga com alta inrcia ou no, etc.

4.3.1 Principais funes

Rampa de tenso na acelerao

As chaves Soft-Starters tem uma funo muito simples, que atravs do controle da variao do ngulo de disparo da ponte de tiristores, gerar na sada da mesma, uma tenso eficaz gradual e continuamente crescente at que seja atingida a tenso nominal da rede. Graficamente podemos observar isto atravs da figura 4.21.

Figura 4.21: Rampa de tenso aplicada ao motor na acelerao

Atentem ao fato de que quando ajustamos um valor de tempo de rampa, e de tenso de partida (pedestal), isto no significa que o motor ir acelerar de zero at a sua rotao nominal no tempo definido por ta. Isto, na realidade depender das caractersticas dinmicas do sistema motor/carga, como por exemplo: sistema de acoplamento, momento de inrcia da carga refletida ao eixo do motor, atuao da funo de limitao de corrente, etc.

Tanto o valor do pedestal de tenso, quanto o de tempo de rampa so valores ajustveis dentro de uma faixa que pode variar de fabricante para fabricante.

No existe uma regra prtica que possa ser aplicada para definir qual deve ser o valor de tempo a ser ajustado, e qual o melhor valor de tenso de pedestal para que o motor possa garantir a acelerao da carga. A melhor aproximao poder ser alcanada atravs do clculo do tempo de acelerao do motor, o qual ser mostrado posteriormente.

Rampa de tenso na desacelerao

Existem duas possibilidades para que seja executada a parada do motor, por inrcia ou controlada, respectivamente. Na parada por inrcia, a Soft-Starter leva a tenso de sada instantaneamente a zero, implicando que o motor no produza nenhum conjugado na carga, que por sua vez, ir perdendo velocidade, at que toda energia cintica seja dissipada. A equao (1) mostra matematicamente como podemos expressar esta forma de energia.

1K = J . 2 2 (1)

onde,K = energia cintica (Joules)J = momento de inrcia total (Kg.m2) = velocidade angular (rad/s)

Soft-Starter

4


Na parada controlada a Soft-Starter vai gradualmente reduzindo a tenso de sada at um valor mnimo em um tempo pr-definido. Graficamente podemos observar a figura 4.22.

Figura 4.22: Perfil de tenso na desacelerao

O que ocorre neste caso pode ser explicado da seguinte maneira: Reduzindo-se a tenso aplicada ao motor, este ir perder conjugado; a perda de conjugado reflete no aumento do escorregamento; o aumento do escorregamento faz com que o motor perca velocidade. Se o motor perde velocidade a carga acionada tambm perder. Este tipo de recurso muito importante para aplicaes que devem ter uma parada suave do ponto de vista mecnico. Podemos citar como exemplo bombas centrfugas, transportadores, etc.No caso particular das bombas centrfugas este recurso minimiza o efeito do golpe de ariete, que pode provocar srios danos a todo o sistema hidrulico, comprometendo componentes como vlvulas e tubulaes, alm da prpria bomba.

Golpe de Ariete:O Golpe de Ariete um pico de presso resultado de uma rpida reduo na velocidade de um lquido, que pode ocorrer quando um sistema de bombeamento sofre uma parada brusca. No contexto da aplicao de Soft-Starter, a ocorrncia do Golpe de Ariete est relacionada rpida parada do motor da bomba, embora o golpe de ariete possa ser provocado por outros eventos, como o fechamento rpido de uma vlvula.O pico de presso nestas condies pode ser vrias vezes maior que o esperado para o sistema, provocando danos que podem se extender at a bomba.Quando a Soft-Starter est habilitada a fazer uma parada suave do motor (Pump Control), a chance de ocorrncia do golpe de ariete na parada do motor reduzida.

Kick Start

Existem cargas que no momento da partida exigem um esforo extra do acionamento em funo do alto conjugado resistente. Nestes casos, normalmente a Soft-Starter precisa aplicar no motor uma tenso maior que aquela ajustada na rampa de tenso na acelerao, isto possvel utilizando uma funo chamada Kick Start. Como podemos ver na figura 4.23, esta funo faz com que seja aplicado no motor um pulso de tenso com amplitude e durao programveis para que o motor possa desenvolver um conjugado de partida, suficiente para vencer o atrito, e assim acelerar a carga. Deve-se ter muito cuidado com esta funo, pois ela somente dever ser usada nos casos onde ela seja estritamente necessria.

Soft-Starter

4


Figura 4.23: Representao grfica da funo Kick Start

Devemos observar alguns aspectos importantes relacionados com esta funo, j que ela poder ser mal interpretada e, desta forma, comprometer a definio com relao ao seu uso, inclusive o do prprio sistema de acionamento.Como a tenso de partida poder ser ajustada prximo da tenso nominal, mesmo que por um pequeno intervalo de tempo, a corrente de partida ir atingir valores muito prximos daqueles registrados no catlogo ou folha de dados do motor.

Isto claramente indesejvel, pois a utilizao da Soft-Starter nestes casos advm da necessidade de garantir-se uma partida suave, seja eletricamente, seja mecanicamente. Desta forma podemos considerar este recurso como sendo aquele que dever ser usado em ltima instncia, ou quando realmente ficar bvia a condio severa de partida.

Limitao de corrente

Na maioria dos casos onde a carga apresenta uma inrcia elevada, utilizada uma funo denominada de limitao de corrente. Esta funo faz com que o sistema rede/Soft-Starter fornea ao motor somente a corrente necessria para que seja executada a acelerao da carga. Na figura 4.24 podemos observar graficamente como esta funo executada.

Figura 4.24: Limitao de corrente

Este recurso sempre muito til pois garante um acionamento realmente suave e, melhor ainda, viabiliza a partida de motores em locais onde a rede encontra-se no limite de sua capacidade. Normalmente nestes casos a condio de corrente na partida faz com o sistema de proteo da instalao atue, impedindo assim o funcionamento normal de toda a instalao. Ocorre ento a necessidade de se impor um valor limite de corrente de partida de forma a permitir o acionamento do equipamento bem como de toda a indstria.

Soft-Starter

4


A limitao de corrente tambm muito utilizada na partida de motores cuja carga apresenta um valor mais elevado de momento de inrcia. Em termos prticos, podemos dizer que esta funo a que dever ser utilizada aps no obter-se sucesso com a rampa de tenso simples, ou mesmo quando para que o motor acelere a carga, seja necessrio ajustar uma rampa de tenso de tal forma que a tenso de partida (pedestal) prximo aos nveis de outros sistemas de partida como, por exemplo, as chaves compensadoras, no sendo isto de forma alguma um fator proibitivo na escolha do sistema de partida.

Pump control

Esta funo utilizada especialmente para a aplicao de Soft-Starter em sistemas de bombeamento. Trata-se na realidade de uma configurao especfica(pr-definida) para atender este tipo de aplicao, onde normalmente necessrio estabelecer uma rampa de tenso na acelerao, uma rampa de tenso na desacelerao e a habilitao de protees. A rampa de tenso na desacelerao ativada para minimizar o golpe de ariete, prejudicial ao sistema como um todo. So habilitadas tambm as protees de seqncia de fase e subcorrente imediata (para evitar a cavitao).

A cavitao a formao de bolhas atravs no interior da bomba. Com bombas centrfugas, a cavitao pode ocorrer quando o valor de suco se torna alto o suficiente no interior da bomba. Quando estas bolhas passam pela bomba, uma grande quantidade de energia liberada, provacando danos.

Quando a Soft-Starter est devidamente habilitada a fazer proteo de subcorrente (Pump Control), a bomba fica protegida de ocorrncia de cavitao prolongada.

Economia de energia

Uma Soft-Starter que inclua caractersticas de otimizao de energia simplesmente altera o ponto de operao do motor. Esta funo, quando ativada, reduz a tenso aplicada aos terminais do motor de modo que a energia necessria para suprir o campo seja proporcional demanda da carga.

Quando a tenso no motor est em seu valor nominal e a carga exige o mximo conjugado para o qual o motor foi especificado, o ponto de operao ser definido pelo ponto A, conforme a figura 4.25. Se a carga diminui e o motor for alimentado por uma tenso constante, a velocidade (rotao) aumentar ligeiramente, a demanda de corrente reduzir e o ponto de operao se mover junto curva para o ponto B. Por ser um motor onde o conjugado desenvolvido proporcional ao quadrado da tenso aplicada, haver uma reduo do conjugado com uma reduo de tenso. Caso esta tenso seja devidamente reduzida, o ponto de operao passar a ser o ponto A|.

Figura 4.25: Equilbrio entre conjugado e tenso

Em termos prticos pode-se observar uma otimizao com resultados significativos somente quando o motor est operando com cargas inferiores a 50% da carga nominal. Isto, diga-se de passagem, muito difcil de encontrar-se pois estaramos falando de motores altamente sobredimensionados, o que atualmente em virtude da crescente preocupao com o desperdcio de energia e fator de potncia, vem sendo evitado a todo custo.

Soft-Starter

4


Cabe destacar que este tipo de otimizao de energia possui alguns inconvenientes, principalmente, a gerao de tenses e correntes harmnicas e variaes no fator de potncia. No caso as harmnicas podem ocasionar problemas relativos a danos e reduo da vida til de capacitores para correo de fator de potncia, sobreaquecimento de transformadores e interferncias em equipamentos eletrnicos.

4.3.2 Protees

As protees disponibilizadas pelas Soft-Starter Weg so um diferencial importante.Ver item 5.5 deste Guia para uma descrio detalhada das protees das Soft-Starter das sries SSW-03 eSSW-04.

4.3.3 Acionamentos tpicos

Veremos a seguir alguns acionamentos tpicos, abrangendo desde circuitos triviais, para apenas partir o motor, at aplicaes mais sofisticadas com reverso, by-pass, etc.

Bsico / Convencional

Todos os comandos, leituras e monitorao de status feitos via I.H.M.

Acionamento sugestivo com comandos por entradas digitais a dois fios

Figura 4.26: Diagrama simplificado de um acionamento bsico

Parmetro ProgramaoP53 1P54 2P55 oFFP61 oFF

* Padro de fbrica

Soft-Starter

4


Inverso de sentido de giro

Acionamento sugestivo com comandos por entradas digitais a trs fios e troca do sentido de giro

Figura 4.27: Diagrama do acionamento com inverso de sentido de giro

Parmetro ProgramaoP04 oFFP51 3P53 4P54 4P55 3P61 oFF

Soft-Starter

4


Frenagem por injeo de corrente contnua

Acionamento sugestivo com comandos por entradas digitais a trs fios e frenagem cc

Figura 4.28: Diagrama do acionamento com frenagem CC

Parmetro ProgramaoP34 Maior que oFFP35 Ajuste de cargaP52 3P53 4P54 2P55 3P61 oFF

Soft-Starter

4


By-pass

Acionamento sugestivo com comandos por entradas digitais a trs fios e contator de by-pass

MDULO MAC

Figura 4.29: Diagrama do acionamento com by-pass da chave

Parmetro ProgramaoP43 ONP52 2P53 4P54 2P55 3P61 OFF

Mdulo MACEste opcional deve ser utilizado para manter as protees relacionadas ao motor, quando a SSW-03 Plus for utilizada com contator de by-pass. Este mdulo prov as medies de corrente necessrias para os algoritmos e circuitos de proteo da Soft-Starter continuarem protegendo o motor, mesmo em by-pass.

Soft-Starter

4


Multimotores / Cascata

Acionamento sugestivo com comandos por entradas digitais para trs motores

Figura 4.30: Diagrama orientativo do acionamento tipo cascata

Parmetros da Soft-Starter

5


PARMETROS DA SOFT-STARTER

Um parmetro da Soft-Starter um valor de leitura ou escrita, atravs do qual o usurio pode ler ou programar valores que mostrem, sintonizem ou adeqem o comportamento da Soft-Starter e motor em uma determinada aplicao. Exemplos simples de parmetros:

Parmetro de Leitura P73: Corrente consumida pelo motor Parmetro Programvel P01: Ajusta o valor inicial de tenso (% ) que ser aplicado ao motor

IMPORTANTE: Para parametrizao refira-se sempre ao manual do equipamento, que estar vinculado devida verso de Softtware.

Figura 5.1: Interface Homem-Mquina

Praticamente todas as Soft-Starter disponveis no mercado possuem parmetros programveis similares.Estes parmetros so acessveis atravs de uma interface composta por um mostrador digital (display) e um teclado, chamado de Interface Homem-Mquina (HMI), ver figura 5.1.Para facilitar a descrio, os parmetros sero agrupados pelas suas caractersticas:

parmetros de leitura parmetros de regulao parmetros de configurao parmetros do motor


5


5.1 PARMETROS DE LEITURA

Os parmetros de leitura, como seu nome indica, permitem visualizar os valores programados nos parmetros de regulao, de configurao, do motor e das funes especiais. Por exemplo, na linha de Soft-Starter Weg so identificados de P71 at P77, P82, e de P96 at P99.Estes parmetros no permitem a edio do valor programado; somente sua leitura.

EXEMPLOS:

P72 - Corrente do motor Indica a corrente de sada da Soft-Starter em percentual da chave (% IN). (preciso de 10%).

Figura 5.2: P72 e P73 indicam a corrente de sada (1) da chave

P73 - Corrente do motor Indica a corrente de sada da Soft-Starter diretamente em Ampres (preciso de 10%).

P74 - Potncia ativa Indica a potncia ativa requerida pela carga, valores em kW (preciso de 10%).

NOTA! indicado OFF quando utiliza-se funo de tenso plena ou economia de energia.

P75 - Potncia aparente Indica a potncia aparente requerida pela carga, valores em kVA (preciso de 10%).

P76 - Cos da carga Indica o fator de potncia da carga sem levar em considerao as correntes harmnicas geradas pelo

chaveamento da carga (preciso 5%).

Figura 5.3: Indicaes de P74, P75 e P76


5


P82 - Estado da proteo trmica do motor Indicao do estado da proteo trmica do motor em escala percentual (0...250%). Sendo que 250%

o ponto de atuao da proteo trmica do motor, indicando E04.

P96 - ltimo erro de hardware ocorrido

P97 - Penltimo erro de hardware ocorrido

P98 - Ante-Penltimo erro de hardware ocorrido

P99 - 1 dos ltimos 4 erros de hardware ocorrido

5.2 PARMETROS DE REGULAO

So os valores ajustveis a serem utilizados pelas funes da Soft-Starter.

EXEMPLOS

P01 - Tenso inicial Ajusta o valor inicial de tenso (% da tenso da rede) que ser aplicado ao motor.

P02 - Tempo da rampa de acelerao Define o tempo da rampa de incremento de tenso, conforme mostrado na figura 5.4, desde que a

Soft-Starter no entre em limitao de corrente (P11).

Figura 5.4: Tempo da rampa de acelerao

P11 - Limitao da corrente da chave Ajusta o valor mximo de corrente que ser fornecido ao motor (carga) durante a acelerao. A limitao de corrente utilizada para cargas com alto ou constante torque de partida. A limitao de corrente deve ser ajustada para um nvel que se observe a acelerao do motor, caso

contrrio o motor no partir.

NOTA!1) Se no final do tempo da rampa de acelerao (P02) no for atingido a tenso plena, haver a

atuao do erro E02 que desabilitar o motor.2) A proteo trmica dos tiristores, inclusive durante a limitao de corrente feita atravs de

sensores da prpria chave.


5


Figura 5.5: Limitao de corrente durante a acelerao

P11 - Exemplo de clculo para ajuste da limitao de corrente Limitar a corrente em 2,5x do motor

In da chave = 170AIn do motor = 140A

ILIM = 250% da In do motor

2,5 x 140A = 350A

350A 350A = = 2,05 x In da Chave In da Chave 170A

P11 = 205% da IN da chave = 2,5 X IN do motor.

Obs.: Esta funo (P11) no atua se o pulso de tenso na partida (P41) estiver habilitado.

P12 - Sobrecorrente imediata (% IN da chave) Ajusta o nvel de sobrecorrente instantnea que o motor ou Soft-Starter permite, durante um tempo pr-

ajustado em P13, aps o qual a chave desliga, indicando E06. Mostrado na figura 5.6.

Figura 5.6: Sobrecorrente imediata: o valor de P12 ser maior que a corrente nominal definida em P22

NOTA!Esta funo tem atuao apenas em tenso plena, aps a partida do motor.


5


P12 - Exemplo de clculo para ajuste da sobrecorrente imediata Valor mximo de corrente igual a 1,4x do motor


1,4 x 140A = 196A

196A 196A = = 1,15 x In da ChaveIn da Chave 170A

P12 = 115% da In da chave =140% da In do motor

P14 - Subcorrente imediata (% IN da chave) Ajusta o nvel de subcorrente mnimo que o motor + carga pode operar sem problemas. Esta proteo

atua quando a corrente da carga (figura 5.6) cai a um valor inferior ao ajustado em P14; e por um tempo igual ou superior ao ajustado em P15, indicando erro E05.

NOTA!Esta funo tem atuao apenas em tenso plena, aps a partida do motor.

P14 - Exemplo de clculo para ajuste de subcorrente imediata Valor mnimo de corrente igual a 70% do motor.


70% de 140A= 0,7 x 140A = 98A

98A 196A = = 0,57 x In da ChaveIn da Chave 170A

P14 = 57% da In da chave = 70% da do motor

P13 - Tempo de sobrecorrente imediata (s) Atravs deste parmetro determina-se o tempo mximo que a carga pode operar com sobrecorrente,

conforme ajustado em P12.

P15 - Tempo de subcorrente imediata (s) Este parmetro determina o tempo mximo que a carga pode operar com subcorrente, conforme ajustado

em P14. Aplicao tpica desta funo em sistemas de bombeamento, para evitar o escorvamento (pgina 73).

P22 - Corrente Nominal da Chave (A) Sua funo ajustar o software a determinadas condies do hardware, servindo como base para as

funes de: Limitao de corrente na partida (P11); sobrecorrente imediata (P12) em regime; subcorrente em regime (P14).

P23 - Tenso Nominal da Chave (V) Sua funo para indicao das potncias fornecidas carga.

P31 - Seqncia de fase (ON = RST; OFF = Qualquer seqncia) Pode ser habilitada ou desabilitada, sendo que quando habilitada sua funo a de proteger cargas que

no podem funcionar em duplo sentido de rotao.


5


NOTA!A seqncia de fase apenas detectada a primeira vez que se aciona a potncia aps a eletrnica ser energizada. Portanto nova seqncia s ser detectada desligando-se ou resetando-se a eletrnica.

P33 - Nvel da tenso da funo JOG Executa a rampa de acelerao at o valor ajustado da tenso de JOG, durante o tempo em que a entrada

digital (DI4) estiver fechada. Aps abrir a entrada DI4 realiza a desacelerao via rampa, desde que esta funo esteja habilitada em P04.

A funo JOG permite girar o motor com um torque reduzido, enquanto algum (um operador, um CLP, etc) manda um sinal digital para a Soft-Starter.

Esta funo til em condies em que se deseja observar o comportamento da mquina girando pel

guia de aplicao de soft starters

Documents