Sistemas Trifásicos e Métodos de Partida de Motores de Indução

Sensores e Atuadores II Prof Mário Garcia Faculdade de Engenharia Eng Celso Daniel FAENG Centro Universitário Fundação Santo André 1 Sistemas trifásicos estrela 3 Vfase Vlinha Ifase Ilinha 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐼𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 3 𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 Ex Um gerador trifásico ligado em estrela tem tensão de fase igual a 127V e corrente de fase de 100 A Determine a tensão e a corrente de linha 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐼𝑓𝑎𝑠𝑒 100𝐴 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 3 𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 3 127 220V Sistemas trifásicos triângulo 4 Ifase Vfase Ilinha Vlinha 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 3 𝐼𝑓𝑎𝑠𝑒 Ex Um gerador trifásico ligado em triângulo tem tensão de fase igual a 230V e corrente de fase de 100 A Determine a tensão e a corrente de linha 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 230𝑉 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 3 𝐼𝑓𝑎𝑠𝑒 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 3 100 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 1732 𝐴 Sistemas trifásicos potência 5 Potência aparente 𝑃𝑎𝑝 3 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎𝑉𝐴 Potência ativa 𝑃𝑜 3 𝑉𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐼𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐹𝑃𝑊 Potência reativa 𝑃𝑟𝑒𝑎𝑡 𝑃𝑎𝑝2 𝑃𝑜2 𝑉𝐴𝑟 Métodos de partida de um motor de indução Os métodos de comando de um motor de indução são implementados com equipamentos eletromecânicos elétricos e eletrônicos Estes equipamentos permitem acelerar partir e desacelerar frenar o motor de acordo com requisitos impostos pela carga segurança concessionárias de energia elétrica etc Conforme as suas características de torque em relação à velocidade e corrente de partida os motores de indução trifásicos com rotor de gaiola são classificados em categorias cada uma adequada a um tipo de carga Estas categorias são definidas em norma NBR 7094 6 Categorias de partida a CATEGORIA N Constituem a maioria dos motores encontrados no mercado e prestamse ao acionamento de cargas normais como bombas máquinas operatrizes e ventiladores b CATEGORIA H Usados para cargas que exigem maior torque na partida como peneiras transportadores carregadores cargas de alta inércia britadores etc c CATEGORIA D Usados em prensas excêntricas e máquinas semelhantes onde a carga apresenta picos periódicos Usados também em elevadores e cargas que necessitam de torques de partida muito altos e corrente de partida limitada 7 Formas de partida partida direta A maneira mais simples de partir um motor de indução é a chamada partida direta aqui o motor é ligado à rede diretamente através de um contator ver figura Porém devese observar que para este tipo de partida existem restrições de utilização Como já foi visto anteriormente a corrente de partida de um motor de indução quando ligado diretamente à tensão da rede é 5 a 6 vezes maior que a corrente nominal Por este motivo e fundamentalmente para motores de grande porte a partida direta não é utilizada 9 Partida estrelatriângulo 10 Este tipo de partida só pode ser utilizado em motores que possuam ligação em dupla tensão por exemplo 3 x 380 V e 3 x 220 V A menor tensão deverá ser igual à tensão de rede e a outra 173 vezes maior Esta partida é implementada com dois contatores como mostra a figura 33 Na partida o motor é ligado na conexão de maior tensão isto possibilita uma redução de até 13 da corrente de partida do motor como mostra a figura 34 A partida estrelatriângulo poderá ser usada quando a curva de torque do motor for suficientemente elevada para poder garantir a aceleração da máquina com a corrente reduzida ou seja o torque resistente da carga não deverá ser superior ao torque do motor quando o motor estiver em estrela Partida por soft starter A chave de partida a estado sólido consiste de um conjunto de pares de tiristores SCR ou combinações de tiristoresdiodos para cada fase do motor O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletronicamente para aplicar uma tensão variável no motor durante a aceleração Este comportamento é muitas vezes chamado de partida suave soft starter No final do período de partida ajustável conforme a aplicação a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa ascendente ao invés de ser submetido a transição brusca como ocorre com o método de partida por ligação estrela triângulo Com isso conseguese manter a corrente de partida ver próxima figura próxima da nominal e com suave variação como desejado 13 Partida por soft starter Além da vantagem do controle da corrente durante a partida a chave eletrônica apresenta também a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arco elétrico como nas chaves eletro mecânicas Este é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas pois sua vida útil é mais longa assim como dos componentes acessórios contatores fusíveis cabos etc Ainda como um recurso adicional a softstarter apresenta a possibilidade de efetuar a desaceleração suave para cargas de baixa inércia 14 Frenagem frenagem por contra corrente Os motores de indução possibilitam várias formas de frenagem isto é onde se tem s 0 e o motor opera com características de gerador A seguir apresentaremos dois métodos de frenagem elétrica Obtémse a frenagem por contracorrente através da inversão de duas fases da tensão de alimentação do enrolamento estatórico ver figura 37 para reverter a direção de rotação do campo girante do motor com o mesmo girando ainda na direção inicial Dessa forma a rotação do rotor fica agora contrária a um torque que atua em direção oposta ver figura 36 e começa a desacelerar frenar Quando a velocidade cai a zero o motor deve ser desenergizado caso contrário passará a funcionar em sentido oposto 16 Frenagem frenagem por contra corrente 17 Frenagem por injeção de corrente contínua É obtida através da desconexão do estator da rede de alimentação e da posterior conexão a uma fonte de corrente contínua A corrente contínua enviada ao enrolamento estatórico estabelece um fluxo magnético estacionário cuja curva de distribuição tem uma fundamental de forma senoidal A rotação do rotor em seu campo produz um fluxo de corrente alternada no mesmo o qual também estabelece um campo magnético estacionário com respeito ao estator Devido à interação do campo magnético resultante e da corrente rotórica o motor desenvolve um torque de frenagem ver figura cuja magnitude depende da intensidade do campo da resistência do circuito rotórico e da velocidade do rotor 18 Frenagem por injeção de corrente contínua 19