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Introdução aos Acionamentos

Elétricos

ELETRICIDADE INDUSTRIAL

Introdução

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Acionamentos elétricos

3

Acionamento elétricos importância da proteção...

•Do operador –Contra acidentes;

•Das instalações

–Contra avarias causadas por pico na ligação e comutação;

•Do motor contra:

–Falta de fase;

–Sobrecarga;

–Curto-circuito;

–Sobretensões e subtensões;

–Ambientes quentes;

–Danos na ventilação;

–Queda no fornecimento de energia;

•De outros equipamentos e consumidores instalados próximo ao motor;

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Quadros de comando

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Motores elétricos

•Estima-se que entre 70 a 80% da energia elétrica consumida pelo conjunto de todas as indústrias seja transformada em energia mecânica através de motores. •Rendimento médio de 80%

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Motores Elétricos

•Como acionar um motor elétrico?

•Sob quais condições este motor pode partir?

•Como dimensionar o sistema de proteção deste motor?

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Motores elétricos de Indução

•Motores Monofásicos –Enrolamentos são ligados a uma fonte monofásica. –Empregados em pequenas aplicações onde não há disponibilidade de alimentação trifásica. –Por terem somente uma fase, não possuem um campo magnético girante. Ao contrário, possuem apenas um campo magnético pulsante! –Implicações na partida do motor?

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•Motores Trifásicos

–Maior rendimento

–Melhor relação Potência versus Tamanho

–Maior Fator de Potência

–Construção mais barata

–Por que não usar?

Motores elétricos

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•Os motores assíncronos (de indução) trifásicos são os mais utilizados em conjunto com comandos elétricos devido ao seu custo, robustez e facilidade para inversão do sentido de rotação.

Motores elétricos: Placa de identificação

Placa de identificação

Aqui temos a infomação sobre a potência nominal do motor. Um motor de 3,7 KW e dentro do parênteses 5 CV. Definição: Cada cavalo tem 736 watts, portanto 5 cv x 736 w = 3.700 watts . Esta potênciá, é a potência de saída, ou seja, aquela entregue no eixo do motor.

Placa de identificação

Fator de serviço é um multiplicador que, quando aplicado à potência nominal do motor elétrico, indica a carga que pode ser acionada continuamente sob tensão e frequência nominais e com limite de elevação de temperatura do enrolamento. A utilização do fator de serviço implica uma vida útil inferior aquela do motor com carga nominal. O fator de serviço não deve ser confundido com a capacidade de sobrecarga momentânea que o motor pode suportar. Para este caso, o valor é geralmente de até 60% da carga nominal durante 15 segundos.

Placa de identificação

A corrente nominal é lida na placa de identificação do motor, ou seja, aquela que o motor absorve da rede quando funcionando à potência nominal, sob tensão e frequência nominais. ***A corrente nominal é diferente para diferentes valores de tensão de trabalho do motor. Para encontrar a corrente nominal de um motor, pode-se calcular pela seguinte fórmula:

Placa de identificação

Os motores elétricos solicitam da rede de alimentação, durante a partida, uma corrente de valor elevado, da ordem de 6 a 10 vezes a corrente nominal. Este valor depende das características construtivas do motor e não da carga acionada. A carga influencia apenas no tempo durante o qual a corrente de acionamento circula no motor e na rede de alimentação (tempo de aceleração do motor). A corrente é representada na placa de identificação pela sigla Ip/In (corrente de partida / corrente nominal).

Ip = In * Ip/In

Métodos de partida dos MIT

Além de causar uma queda de tensão apreciável, pode afetar outras cargas conectadas à rede de alimentação. Além disso, se uma corrente elevada circular no motor por um longo intervalo de tempo, poderá aquecê-lo, danificando o isolamento do enrolamento.

• Uma corrente de partida de 500 a 800 %

maior que a corrente nominal pode

circular pela rede de alimentação.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25

Co

rren

te (

pu

)

Tempo (s)

Direta

Estrela-Triângulo

Soft-Starter

CORRENTE x TEMPO

Autotransformador abaixador

Partida estrela-triângulo

Conversor de estado sólido

É importante ressaltar que embora tensões

menores reduzam a corrente durante a

partida dos motores, o torque de partida

decresce porque o torque é proporcional ao

quadrado da tensão aplicada.

Métodos de partida dos MIT

O torque de partida...

Categorias de Conjugado

São caracterizados por

possuírem um conjugado de

partida normal, corrente de

partida normal e pequeno valor

de escorregamento em regime

permanente. Constituem a

maioria dos motores encontrados

no mercado e prestam-se ao

acionamento de cargas normais,

com baixo conjugado de partida

como: bombas e máquinas

operatrizes (tornos).

Categoria N

Os motores dessa categoria são caracterizados por possuírem um conjugado de partida elevado, corrente de partida normal e baixo valor para o escorregamento em regime permanente. Esta categoria de motores é utilizada para acionamento de cargas que exigem maior conjugado de partida, como transportadores carregados e cargas com alta inércia, etc.

Categoria H

São caracterizados por

conjugado de partida elevado,

corrente de partida normal e

alto escorregamento. Utilizados

para acionamento de cargas

como: prensas excêntricas e

máquinas semelhantes, em que

a carga apresenta picos

periódicos e cargas que

necessitam de conjugado de

partida elevado e corrente de

partida limitada.

Categoria D

Conjugado da Carga

T

n

T

n

T

n

Gruas, guinchos, guindastes, Transportadoras de correias

Moinhos de rolos, plainas, serras de madeira

Ventiladores, exaustores, centrífugas e compressores

Ponto de Operação

Porém, acontece o escorregamento...

Placa de identificação

A tensão de funcionamento na grande maioria dos motores elétricos são fornecidos com os terminais religáveis, de modo que possam funcionar ao menos em dois tipos de tensões. No caso da nossa placa 220 volts e 380 volts. A tensão aceitável nas bobinas sempre é a menor das tensões indicadas.

Influência da rede elétrica

A operação eficiente dos motores de

indução trifásicos depende, entre outras

coisas, da qualidade da rede elétrica de

alimentação. O ideal é que esta rede seja

equilibrada e com suas tensões

apresentando amplitudes e frequência

constantes.

A eficiência e o fator de potência dos motores de

indução trifásicos variam segundo o valor da

tensão de alimentação. Estes motores são

projetados para suportarem variações de ±10% da

tensão nominal.

Os motores devem suportar variações de

freqüência de -5% a até +3%. Uma variação

simultânea da amplitude e da freqüência pode ser

prejudicial para o motor.

Influência da rede elétrica

Uma tensão de alimentação abaixo do valor

nominal do motor provoca aumento da corrente e

da temperatura e ainda redução dos torques de

partida e de regime. Por outro lado, um valor de

tensão acima do nominal acarreta redução do

fator de potência e aumento da corrente de

partida.

Influência da rede elétrica

Placa de identificação

Frequência nominal de trabalho do motor. quanto maior a frequência de um motor , maior vai ser a sua velocidade.

Motores elétricos LIGAÇÕES NOS SISTEMAS TRIFÁSICOS:

Triângulo:

Estrela:

3

LF

FL

VV

II

3

I

L

F

FL

I

VV

IF

IL

IL

IF

VF VL

IF

IL

IL

IF

IL IF

IF

IL

Características construtivas

Tensão de Trabalho e Ligações:

6 pontas

9 pontas 12 pontas

Tensões de Trabalho e Ligações

Motor de 6 pontas (220/380V):

Ligação em 220 V (Δ) Ligação em 380 V (Y)

Tensões de Trabalho e Ligações

Motor de 6 pontas (380/660V):

37

Ligação em 380 V (Δ) Ligação em 660 V (Y)

Tensões de Trabalho e Ligações

Motor de 9 pontas (220/440V):

Ligação em 220 V (YY) Ligação em 440 V (Y)

Tensões de Trabalho e Ligações

Motor de 9 pontas (380/760V):

Ligação em 380 V (YY) Ligação em 760 V (Y)

Tensões de Trabalho e Ligações

Motor de 12 pontas (220/380/440/760V):

Ligação em 220 V (ΔΔ) Ligação em 380 V (YY)

Tensões de Trabalho e Ligações

Motor de 12 pontas (220/380/440/760V):

Ligação em 440 V (Δ) Ligação em 760 V (Y)

Motores elétricos: Características da rede

Tripla Tensão Nominal

- Tensões: 220/380/440/Y(760) V

- Cabos: 12 ( doze )

LIGAÇÕES:

Série - Paralela

- Cada fase é dividida em 2 partes;

- Segunda tensão é o dobro da primeira;

- Tensões: 220/440 V e 230/460 V

- Cabos: 9 ( nove )

Estrela - Triângulo

- Segunda tensão 3 vezes maior que a primeira;

- Tensões: 220/380 V, 380/660 V, 440/Y(760) V

- Cabos: 6 ( seis )

Motores elétricos

•Métodos de partida

–Direta A tensão da rede é diretamente aplicada sobre os terminais do motor

–Estrela-Triângulo Durante a partida, a tensão aplicada sobre o motor é 57,7% da tensão nominal da rede (configuração em estrela).

–Série-Paralelo Durante a partida, a tensão aplicada sobre os enrolamentos do motor é reduzida por meio do arranjo de ligação das bobinas.

–Compensadora Durante a partida a tensão sobre o motor é reduzida com o auxílio de um auto-transformador.

–Eletrônica Durante a partida, a tensão aplicada ao motor é controlada por meio de um dispositivo eletrônico de potência (soft-starter)

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Corrente e Tempo de Rotor Bloqueado

O tempo de rotor bloqueado será o máximo tempo que o motor

pode suportar para que não sejam danificados o rotor ou o isolamento do

estator pela alta temperatura gerada pela corrente de rotor bloqueado.

Corrente esta que é desenvolvida em função de o rotor do motor

estar bloqueado instantaneamente. O fabricante deve fornecer este

valor, visto que é um dado de projeto do motor.

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Dados do Motor

O catálogo do motor deve fornecer grande parte dos dados

necessários para o dimensionamento de uma partida.

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Exercícios 1

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1- Identifique 6 itens da placa de identificação do motor. 2- Como fica a ligação desse motor em nossa rede?

3- Qual a corrente de partida desse motor?

Exercícios 2

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1 - Identificar pelo menos 6 itens da placa de identificação.

2 - Qual a corrente de trabalho deste motor, se este for ligado no nosso sistema?

3 – Qual deveria ser a forma de ligação utilizada?

4 - Qual a corrente de partida desse motor?

OBRIGADO!