PARTIDA INDIRETA DE
MOTORES DE INDUÇÃO
TRIFÁSICOS(MIT)
ENG. UESLEI MELO
O MOTOR ELÉTRICO DE INDUÇÃO TRIFÁSICO
• POR QUE ESTUDAR O MOTOR ELÉTRICO E SUAS FORMAS DE PARTIDA INDIRETA?
• Grande quantidade de motores instalados: estima-se que 50% da energia gerada no mundo é
utilizada para alimentar motores elétricos.
UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA NO
SETOR INDUSTRIAL
Processos
Eletroquí
micos
19%
Aquecimento
18%
Refrigeração
6%
Motores
55%
Iluminação
2%
MOTORES VENDIDOS POR FAIXA DE
POTÊNCIA
Acima de 40 até 100 cv
Acima de 100 até 300cv
2%
1%
Acima de 10
Até 1 cv
até 40 cv…
33%
Até 10 cv
56%
• Evitar problemas de sobredimensionamento (baixo fator de potência e rendimento) e aplicação
ineficiente de formas de partida em motores (alta corrente de partida, alto consumo energético
e elevados custos de infraestrutura elétrica).
• CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Cada motor elétrico possui certos elementos específicos que os caracterizam.
Entre os elementos comuns, estão as seguintes partes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Carcaça;
Estator;
Tampas;
Mancais;
Rotor;
Guias de ar;
Ventiladores;
Caixas de Ligação;
Rolamentos.
• CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
• CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
ESTATOR
• Carcaça
• Núcleo
• Enrolamento
ROTOR
• Núcleo
• Enrolamento
• Eixo
• CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
ESTATOR
• O Núcleo é constituído por um pacote de chapas de ferro de alta
permeabilidade e baixas perdas isoladas entre si.
• O Enrolamento é constituído por bobinas de fio de cobre esmaltado que ficam
alojadas nas ranhuras existente no núcleo do estator. Este enrolamento pode ser
projetado para alta ou baixa tensão, dependendo da potência do motor.
ROTOR
• O Rotor é parte girante da máquina. O Núcleo desempenha as mesmas funções
magnéticas que o núcleo do estator e também é constituído por lâminas de
ferro, formando um cilindro com ranhuras na sua periferia externa.
• As formas do Enrolamento do rotor podem ser de dois tipos: Rotor de gaiola
de esquilo(rotor em curto circuito) e Rotor bobinado(rotor de anéis).
• CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
ROTOR DE GAIOLA DE ESQUILO
É o rotor mais utilizado, possui enrolamento de barras condutora, de cobre ou
alumínio alojadas nas ranhuras do rotor. Estas barras estão permanentemente
curto-circuitadas por anéis existentes em cada extremidade. O conjunto de barras e
anéis se assemelha a uma gaiola de esquilo.
Anel de terminação
Barras do Rotor
• PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
CAMPO MAGNÉTICO GIRANTE TRIFÁSICO
Surge quando um sistema de corrente alternada trifásico é aplicado em polos
defasados fisicamente 120°, gerando através dessa defasagem um campo
magnético em cada conjunto de bobinas do motor. Veja abaixo o exemplo em um
motor de 2 polos.
• PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
CAMPO MAGNÉTICO GIRANTE TRIFÁSICO
O princípio de funcionamento do MIT é similar ao dos transformadores, o estator atua
como enrolamento primário e o rotor como enrolamento secundário. O rotor recebe
tensão elétrica induzida pelo campo eletromagnético, propiciando a circulação de corrente
elétrica nas barras e anéis do rotor, surgindo um campo magnético oposto ao do estator
que produz a força Eletromagnética conforme ilustração abaixo:
• FECHAMENTO DO MIT
Existem diversas formas de conectar um motor a rede elétrica, o motor de 6
pontas possui 3 bobinas e possibilita a alimentação de, no máximo 2 níveis de
tensão, já o motor de 12 pontas (6 bobinas), permite a alimentação de até 4
níveis de tensão, dependendo da forma que será realizada a interligação na
caixa de ligação.
Fechamento Motor 6 Pontas
Fechamento Motor 12 Pontas
• FECHAMENTO DO MIT
PLACA DE IDENTIFICAÇÃO
• A leitura e interpretação
da placa de identificação
é imprescindível para a
interligação do MIT na
rede elétrica. Na placa
estão contidas as
principais informações,
tais como especificadas na
figura ao lado.
• FECHAMENTO DO MIT
FECHAMENTO TRIÂNGULO
• É um fechamento utilizado para possibilitar que o MIT 220/380v seja alimentado em
uma tensão menor, neste caso 220v.
• O circuito se assemelha a um circuito em paralelo.
• Cada bobina é alimentada com 220v.
• Observe o exemplo abaixo:
L2
L1
1
2
L3
IL
3
1
6
If
4
5
6
VL
Vf
4
3
5
2
Vf =VL
L1
L2
L3
𝐼𝑙
If=
3
• FECHAMENTO DO MIT
FECHAMENTO ESTRELA
• É um fechamento utilizado para possibilitar que o MIT 220/380v seja alimentado em
uma tensão maior, neste caso 380v.
• O circuito se assemelha a um circuito em série.
L1
1
• Cada bobina continua recebendo 220v.
IL=If
IL
• Observe o exemplo abaixo:
Vf
L2
L1
1
2
L3
3
6
Vf
5
6
4
5
VL
Vf
3
4
If
2
L2
L3
𝑉𝐿
Vf =
3
• PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO
• É o sistema de partida indireta mais utilizado, devido a sua eficiência e baixo custo.
• Tem como principal objetivo a diminuição da corrente de partida, para isso a melhor
alternativa é diminuir a tensão elétrica nos enrolamentos do MIT.
• É divida em dois estágios: no primeiro estágio, para tirar o motor da inércia, é
utilizado o fechamento em Estrela e após algum tempo(especificado pelo fabricante)
é alternado para o segundo estágio com o fechamento em triângulo e com as
bobinas do MIT recebendo sua tensão nominal.
• A mudança de estágio de Estrela para Triângulo, deve ocorrer quando rotação do MIT
alcance 90% de sua rotação nominal.
• A mudança de estágio é realizada via comandos e acionamentos elétricos.
• A corrente de partida de um MIT é 6 vezes sua corrente nominal: Ip= In x 6.
• PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO
• Vejamos um exemplo para um MIT com os seguintes dados: V=220/380v, P(hp)= 7cv e In=15A
1° ETAPA
L1
1
127V
127V
3
IL
If
6
Ipn = In x
4
5
220V
127V
2
L2
L3
Ip =
1
3
Vf =
𝑉𝐿
3
𝐼𝑝
𝐼𝑛
= 15 x 6 = 90A
x Ipn =
=
220
3
1
3
x 90A = 30A
= 127V
• PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO
2° ETAPA
IL
1
6
If
L1
220V
220V
4
3
5
2
Vf =VL
L2
L3
𝐼𝑙
If =
= 11,54A
3
COMANDOS E ACIONAMENTO ELÉTRICOS
• PRINCIPAIS ELEMENTOS DE COMANDO ELÉTRICOS
As principais funções do controle de um motor são: partida, parada, direção de rotação,
regulação de velocidade, limitação da corrente de partida, proteção mecânica, proteção elétrica
e etc. Para realizar algumas dessas funções é importante conhecermos os elementos de
comandos elétricos, abaixo é possível ver um diagrama de uma sequência genérica para uma
acionamento de um MIT:
• Rede Elétrica
• Seccionamento
• Proteção contra
curto-circuito
• Proteção contra
sobrecarga
• Dispositivo de
manobra
• Motor
• PRINCIPAIS ELEMENTOS E DISPOSITIVOS
Os circuitos de manobra são divididos em “COMANDO” e “POTÊNCIA”, possibilitando a
segurança do operador e a automatização do circuito, a seguir falaremos dos principais
dispositivos:
BOTOEIRA E BOTÃO DE COMANDO
Diferente das chaves usuais que usamos em nossa residência que ao ser pressionada vai para
uma posição e permanece nela, a botoeira industrial ou o botão de comando, ao ser
pressionado retorna para a posição de repouso através de uma mola.
• Esquema da botoeira
• Simbologia
• PRINCIPAIS ELEMENTOS E DISPOSITIVOS
CONTATOTORES
São dispositivos de manobra mecânica, acionado eletromagneticamente, construídos para uma
elevada frequência de operação, podem possuir contatos de POTÊNCIA que tem uma maior
capacidade para a condução de corrente elétrico e contatos AUXILIARES que possuem uma
menor capacidade.
• Esquema de um contator de 2 terminais NA e 1 NF
• Simbologia de um contator de 3 terminais NA
• PRINCIPAIS ELEMENTOS E DISPOSITIVOS
RELÉ TÉRMICO OU DE SOBRECARGA
Os relés térmicos são dispositivos construídos para proteger, controlar ou comandar um
circuito elétrico atuando sempre pelo efeito térmico provocado pela corrente elétrica.
• Princípio Construtivo
• Simbologia
• PRINCIPAIS ELEMENTOS E DISPOSITIVOS
RELÉ DE TEMPO OU TEMPORIZADOR
• Os relés temporizadores são dispositivos eletrônicos que permitem em função de tempos
ajustados, comutar um sinal de saída de acordo com a sua função.
• Os relés possuem faixa de temporização e podem ser ajustados de 0,3 seg a 30 min. Quanto
ao tipo de atuação, os relés podem ser com:
Retardo na energização – Atua seus contatos um tempo após a energização do relé e
retorna o repouso após a desenergização.
Retardo na desenergização – Atua seus contatos imediatamente, porem estes contatos
só entram em repouso um tempo após a desenergização.
• Retardo na energização
• Retardo na desenergização
• LÓGICA NA ASSOCIAÇÃO DE CONTATOS NA E NF
• Contatos normalmente abertos(NA): Não há passagem de corrente elétrica na posição de
repouso, neste caso a bobina não é acionada, conforme imagem abaixo.
• Contatos normalmente fechados(NF): Há passagem de corrente elétrica na posição de
repouso, neste caso a bobina é acionada conforme imagem abaixo.
• Os contatos podem ser associados para atingir uma determinada finalidade, como por
exemplo, acionar uma bobina quando dois contatos estiverem acionados.
• LÓGICA NA ASSOCIAÇÃO DE CONTATOS NA E NF
ASSOCIAÇÃO DE CONTATOS NA E NF
• Basicamente existem dois tipos, a associação em série e a associação em paralelo.
• Função E(AND): Nesta combinação, em série, a carga estará acionada somente quando os
contatos A E B estiverem fechado (conduzindo corrente elétrica) e por isso é denominada
Função E (AND), conforme figura abaixo.
• Função OU(OR): Nesta combinação, em paralelo, a carga estará acionada se o contato A
OU o contato B estiverem fechados e por isso é denominada Função OU (OR), conforme
figura abaixo.
• LÓGICA NA ASSOCIAÇÃO DE CONTATOS NA E NF
SELO
• O contato de Selo é sempre ligado em paralelo com o contato de fechamento da botoeira.
• Sua finalidade é de manter a corrente circulando pela bobina do contator, mesmo após o
operador ter retirado o dedo da botoeira.
• CONTATO DE SELO
• SELO C/ DOIS CONTATOS
• LÓGICA NA ASSOCIAÇÃO DE CONTATOS NA E NF
INTERTRAVAMENTO
• Processo de ligação entre contatos auxiliares de vários dispositivos
• Evita-se a ligação de certos dispositivos antes que os outros permitam essa ligação, como
representado no diagrama de comandos abaixo:
• COMANDOS E ACIONAMENTOS ELÉTRICOS PARA PARTIDA ESTRELA TRIÂNGULO
•
Para escolher corretamente os dispositivos a
utilizar, devemos considerar a corrente de
linha(𝐼𝑙 ) igual a corrente nominal do MIT(𝐼𝑛 ),
no entanto devemos encontrar a corrente de
fase(𝐼∆ ) que será conduzida pelos terminais
de K1 e K2:
𝐼𝑙
1. Temos: 𝐼∆ =
3
2. Logo, encontramos a corrente de emprego
de K1 e K2 com uma adição de 15%:
𝐼𝐾1 = 𝐼𝐾2 ≥ 𝐼∆ ∗ 1,15
3. Para a corrente de emprego de K3 temos:
𝐼𝐾3 = 𝐼𝑛 ∗ 0,33
4. E para RT, dimensionamos conforme 𝐼∆ :
𝐼𝑅𝑇 = 𝐼∆
•
Após
dimensionar
corretamente
os
dispositivos de manobra, comando e
proteção do nosso sistema, estamos aptos a
montar nosso circuito de potência, conforme
o diagrama ao lado.
• COMANDOS E ACIONAMENTOS ELÉTRICOS PARA PARTIDA ESTRELA TRIÂNGULO
• Aplicando os
conhecimentos de
lógica para associação
de contatos NA e NF,
podemos desenvolver
nosso comando,
conforme diagrama ao
lado:
SOFTSTARTER SSW-06
• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
• Equipamento eletrônico capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, bem
como sua frenagem. Ao contrário dos sistemas elétricos convencionais utilizados para essa
função (partida com autotransformador, chave estrela-triângulo, etc.).
• Transferência gradual de energia para o motor, iniciando assim, suavemente a aceleração do
mesmo, reduzindo os trancos e golpes nos componentes mecânicos e sobrecarga na rede elétrica
durante a partida.
• O soft starter não controla a velocidade, no entanto o SSW-06 traz a possibilidade de controlar
vários motores (utilizando um cartão de expansão), auxiliando apenas na partida do motor e
quando alcança a tensão nominal, o SSW-06 deixa de atuar e fica livre para controlar outros
motores.
• Dispositivo eletrônico composto por pontes de tiristores (SCR’s) acionadas por um circuito
eletrônico.
• Em especial, o SSW-06, possui a possibilidade de implementação de lógica LADDER para o
acionamento de motores, possuindo entradas e saídas digitais programáveis.
• POR QUE UTILIZAR UM SOFT-STARTER
• O Softstarter é o único sistema de partida que atua com rampa de energização, confira o gráfico
abaixo:
Partida Direta
Partida Estrela Triângulo
Softstarter
𝐼𝑛
PROGRAMAÇÃO LADDER
• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS LADDER
• Estados ou níveis lógicos:
Verdadeiro ou falso;
Alto ou baixo;
Fechado ou Aberto;
Saturado ou cortado;
Com pulso ou sem pulso;
Acionado ou desacionado;
• Função lógica: A função lógica utiliza variáveis lógicas, independentes (elementos de
entrada em um circuito) e com variáveis dependentes(elementos de saída), como o
exemplo abaixo em LADDER e seu correspondente em comandos elétricos:
• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS LADDER
• Operações lógicas:
Produto ou multiplicação lógica;
Soma lógica;
Inversão lógica;
• Diagrama de contatos:
• A linguagem LADDER é baseada no princípio de contatos elétricos, limitado pela
capacidade de memória;
• Utiliza a lógica SE e a solução ENTÃO:
SE
ENTÃO
• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS LADDER
• Função Lógica E (AND) - A função lógica E (AND) é uma lógica de contatos em série. A
saída só é ativada (nível1) se, e somente se, todas as entradas estiverem ativadas (nível 1).
Observe que a Lógica E tem como produto lógico, as entradas. Em formato de lógica de
contatos tem-se:
• Função OU (OR) - A função lógica OU é uma lógica de contatos em paralelo. Assim, a saída
só estará ativada (nível 1) se, e somente se, qualquer das entradas estiver ativada(nível1),
conforme lógica de contatos:
• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS LADDER
• Memória (Contato de Selo) - A função lógica “OU” é freqüentemente utilizada em
linguagem Ladder para memorizar o acionamento de uma determinada saída, que pode ser
física (comanda diretamente um elemento externo ao CLP) ou não (estado interno do CLP, que
não comanda diretamente nenhum elemento externo ao CLP) . Em formato de lógica de
contato temos:
• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS LADDER
• Função NÃO(NOT)- A função lógica NÃO (NOT) ou Inversora, inverte, na saída, o valor lógico
de entrada. Se na entrada temos um 0 lógico, na saída teremos um nível 1 lógico. Na lógica de
contatos, temos um contato NF acionando a saída.
• Função NAND:
• Função NÃO OU:
• SOFTWARE WLP
O Softstarter SSW-06 possui um CLP integrado(Controlador Lógico Programável) e sua
programação é realizada através do Software WLP, que possui determinadas características e
funções:
• Simbologia e tipos de dados:
%KW - constantes do tipo word (16 bits);
%MX - marcadores de bit;
%MW - marcadores de word (16 bits);
%SX - marcadores de bit de sistema;
%SW - marcadores de word do sistema (16 bits);
%IX - entradas digitais;
%QX - saídas digitais;
%QW - saídas analógicas (14 bits);
%PW - parâmetros do sistema;
%UW - parâmetros do usuário;
• SOFTWARE WLP
• Constantes:
• Entradas e saídas físicas:
• SOFTWARE WLP
• Marcadores Voláteis(Variáveis): Consistem em variáveis que podem ser utilizadas pelo
usuário para executar as lógicas do aplicativo. Podem ser marcadores de bit (1 bit) e
marcadores de word (16 bits).
• SOFTWARE WLP
• Marcadores do Sistema: Consistem em variáveis especiais que permitem ao usuário ler e
alterar dados da Soft-Starter SSW-06 que podem ou não estar disponíveis nos parâmetros.
Podem ser: marcadores de bit do sistema (1 bit) ou marcadores de word do sistema (16
bits).
• SOFTWARE WLP
BLOCOS DE FUNÇÃO
• Temporizador TON:
• Se a entrada IN estiver ativa e o conteúdo do marcador de word 8000 for maior ou igual ao
conteúdo do parâmetro do usuário P955, a saída Q é setada.
• SOFTWARE WLP
BLOCOS DE FUNÇÃO
• Contador Incremental-CTU:
• Se o conteúdo do marcador de word 8001 for maior ou igual a 20, a saída Q é setada.
MUITO OBRIGADO!
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