Soft starters

Acionamentos Elétricos

Chaves de Partida

Angelo Alfredo Hafner | Marconi JanuárioEspecialização em Automação Industrial - UNOESC

Chaves de Partida

DiretaEstrela-

Triângulo

SoftStarter

Inversorde

Freqüência

Partida Direta

Coorente x Tempo

0 5 10 15 20 250

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Direta

Estrela-Triângulo

Soft-Starter

Tempo (s)

Corr

ente

(pu)

• Acelera, desacelerara e protege MITs• Varia somente a tensão eficaz• Não atende aplicações que exijam variação de velocidade

Soft-Starters

-

L1

L2

L3

a

aaa

Diagrama de blocos simplificado

Tensão, Corrente e Conjugado

I ~ UI ~ U

IA

100% U

n

M ~ U2M ~ U2

M

90% U

70% U

50% U

20% U

100% U

50% U

Mf

n

Economia de Energia

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

< 4kW 4 ~ 70 kW > 150 kW

Carga Parcial (%)

Econ

omia

de

Ener

gia

(%)

Conjugado e corrente – partida direta

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

6

7

Rotação [pu]

Con

juga

do e

Cor

rent

e [p

u]

Conjugado X Rotação [pu]

Conjugado coletado

Corrente coletadaConjugado interpolado

Corrente interpolada

Controle de tensão/corrente

0 5 10 15 20 25 30 35 400

0.5

1

1.5

2

2.5

Tempo [s]

Ten

são

[pu]

e C

orre

nte

[pu]

Tensão e Corrente aplicada pela soft-starter x Tempo

Corrente da soft-starter

Tensão da soft-starter

Comparativo de correntes no tempo

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

1

2

3

4

5

6

7

Tempo [s]

Cor

rent

e [p

u]

Comparativo de Correntes entre partida direta e tiristorizada

Partida Direta

Partida Tiristorizada

Início

Ler Parâmetros· Tempo de aceleração· Corrente limite da SS· Tensão Ininial da SS· Momentos de inércia

Calcular Conjugados· Do motor· Da carga· De aceleração

Calcular· Tempo de aceleracao parcial· Tempo de aceleracao acumulado

Corrente < Corrente limite da SS

Tempo de partida < 0,8 * Tempo de rotor bloqueado’

Tensão SS <=Tensão Nominal

Incrementa o valor da Tensão

S

S

Fim

S

N

ErroTempo limite excedido

N

N

Código Fonte

Características de algumas chaves

• Ciclos de Partida– SSW03: 3.Inom durante 30s, 10 partidas/hora

– SSW04: 3.Inom durante 20s, 10 partidas/hora

– SSW05: 3.Inom durante 10s, 04 partidas/hora

• IHM local ou remota para SSW03 e SSW04• Proteção ao motor• Funções

– Pump Control - minimiza o golpe de aríete– Kick Start - para cargas com alto conjugado resistivo

Identificação

• Controle– Método Variação de tensão sobre a carga– Freqüência de operação 50 / 60 Hz

• Entradas– Analógicas 01 diferencial - 10 bits

( 0...10 Vcc, 0... 20 mA, 4... 20 mA )– Digitais 04 fotoacopladas

24 Vcc• Saídas

– Analógicas 01 não isolada - 8 bits ( 0...10 Vcc )

– Digitais 02 relés contato NA (NO) 250 Vca / 1 A

– Digitais 01 relé contato NA,NF (NO,NC) 250 Vca / 1 A específico para defeitos

Características Técnicas

• Proteções– Subcorrente imediata na saída– Sobrecorrente imediata na saída– Falta de fase na alimentação– Falta de fase no motor (não conectado)– Fases desbalanceadas 5 %– Freqüência de rede com variação de ± 10%– Falha no tiristor– Sequência de fase invertida (programável)– Sobretemperatura na potência (dissipador)– Sobrecarga na saída (i2.t)– Defeito externo– Erro na CPU– Erro de programação– Erro de interface serial

• Comunicação– Interface serial - RS 232– Protocolo aberto padrão ASCII

• Funções– Pump control– Economia de energia– By-pass (via relé programável)– Inversão do sentido de giro– Frenagem por injeção de corrente contínua– Jog (impulso momentâneo)– Kick Start (pulso de tensão na partida)

• 05 teclas : liga, desliga, incrementa/decrementa (parâmetro ou conteúdo)

• 04 display’s de LEDs 7 segmentos;

• Permite acesso/alteração de todosos parâmetros;

• Destacável;

- IHM-3P.1 - comprimento do cabo = 1 m- IHM-3P.2 - comprimento do cabo = 2 m- IHM-3P.3 - comprimento do cabo = 3 m

• Motor– Corrente nominal

• Carga– Curva Conjugado x Rotação– Momento de Inércia– Sobrecargas na partida ou em operação– Tipo de acoplamento entre carga e motor

• Instalações– Tensão de rede– Condições ambientais

Dimensionamento

• Condições indispensáveis– O tempo de aceleração deve ser menor que 80% do tempo de rotor bloqueado

equivalente do motor – A corrente equivalente para o ciclo de operação do motor deve ser menor que a

corrente equivalente máxima da chave

• Tabela de Dimensionamento

Dimensionamento

Carga Inércia Torque Fator

Compressor a parafuso Baixa Quadrático 1,0 x Inom

Bomba centrífuga Baixa Quadrático 1,0 x Inom

Ventilador Média/Alta Quadrático 1,5 x Inom

Pulper Alta Quadrático 2,0 x Inom

Transportadores, Moinhos, centrífugas. Alta Constante 2,0 x Inom

Potência

Tensão

Ambiente

Altitude 1000 m

Temperatura = 40 °C

175 cv Pólos IV

380 / 660 V

Corrente254,03 / 220 A

Linha W21

Carcaça315 S/M (IEC)

AcoplamentoDireto

Rede380 V - trifásica - 60 Hz

FS 1,0

ObservaçõesAcionamento através de chave soft-starter

Exemplos de Dimensionamento...

Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.255/220-440

Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s 765 A por 30 s

Neste caso : 3,0 x INOM por 20 s 762 A por 20 s 10 partidas/hora

Vemos que esta chave atenderá a condição de partida

Condição típica de partida : UP = 30 % UNOM

IP / Inom 3,0 ta = 20 s

Ex 1: Bomba centrífuga / Compressor a parafuso

IS / IN

3,0

1,0

30 330

IP / IN

3,0

1,0

t(s) t(s)20 340

Ieq = 329,20 A Ieq = 305,27 A

Soft-Starter Motor

Corrente equivalente

255 A 254 A

Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.290/220-440

Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s 870 A por 30 s

Condição típica de partida : UP = 37 % UNOM

IP/Inom = 3,5 ta = 30 s

Neste caso : 3,5 x INOM por 30 s 889 A por 30 s 10 partidas/hora

Vemos que esta chave atenderá a condição de partida

Ex 2: Ventilador

IS / IN

3,0

1,0

30 330

IP / IN

3,5

1,0

t(s) t(s)30 330

Ieq = 374,39 A Ieq = 353,55 A

Soft-Starter Motor

Corrente equivalente

290 A 254 A

Ex 3: Transportador

Neste caso : 4,5 x INOM por 40 s 1143 A por 40 s 10 partidas/hora

Vemos que esta chave atenderá a condição de partida

Condição de partida : UP = 45 % UNOM

IP/Inom = 4,5 ta = 40 s

Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.410/220-440

Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s 1230 A por 30 s

IS / IN

3,0

1,0

30330

IP / IN

4,5

1,0

t(s) t(s)40320

Ieq = 529,31 A Ieq = 450,01 A

Soft-Starter Motor

Corrente equivalente

410 A 254 A

A IHM-3P é uma interface simples quepermite a operação e a programaçãoda soft starter .

Indicação de estado de operação;

Indicação dos erros;

Visualização e alteração de parâmetros;

Operação da soft starter (liga/desliga).

Possibilidade de instalação remota.

Display de LED´s

Uso da I.H.M

Aciona o motor via rampa

Desaciona o motor via rampa (quando programado);Reseta a soft-starter após ocorrência de erros

Incrementa o número do parâmetro ou seu conteúdo

Decrementa o número do parâmetro ou seu conteúdo

Comuta o display entre o número do parâmetro e oseu conteúdo

Função das teclas

Descrição dos Parâmetros• Parâmetros de leitura

– Variáveis que podem ser visualizadas no display, – Mas não podem ser alterados pelo usuário.– P71...P77,P82, P96...P99

• Parâmetros de regulação– Valores ajustáveis à serem utilizados pelas funções da soft- starter– P00...P15,P22...P42,P45,P47

• Parâmetros de configuração– Definem as características da soft starter, as funções à serem executadas, bem

como as funções das entradas/saídas– P43,P44,P46,P51...P57,P61,P62

• Parâmetros do motor– Dados nominais do motor, para ajuste das proteções– P21, P25, P26 e P27

Indica a versão de software contida CPU(circuito integrado D1 CCS 1.1X)

Parâmetro de leitura

P71 - Versão de Software

P73 - Corrente do motor

Indica a corrente de saída da soft-starterdiretamente em Ampéres (A).

0 ... 9999 A

Valores possíveis

Parâmetro de leitura

Indica o cos da carga.

0.00 ... 0.99

Valores possíveis

Parâmetro de leitura

P76 - cos j

Indica a tensão imposta pela soft-starter sobrea carga (desconsidera a FCEM).

0 ... 100 % UN

Valores possíveis

Parâmetro de leitura

P77 - Tensão de Saída

Ajusta o valor inicial de tensão (% UN) que será aplicado aomotor para a execução da rampa de partida.

mín máx

25% 90%1%

faixa

Padrão de fábrica 30 %

Parâmetro de regulação

P01 - Tensão Inicial

Define o tempo da rampa de tensão a ser aplicada na partidado motor, desde que a soft starter não entre limitação decorrente.

Padrão de fábrica 20 s

mín máx

1s 240s1s

faixa

P02 - Tempo da Rampa de Aceleração

Parâmetro de regulação

UN

t (s)P02

P01

P01 - tensão inicial (%UN)

P02 - tempo de rampa (s)

Rampa de Tensão

Parâmetro de regulação

Ajusta o valor da tensão (%UN) que será aplicada imediatamenteapós a soft starter receber o comando de parada por rampa.

mín máx

100% 40%1%

faixa

Padrão de fábrica 100%

Parâmetro de regulação

P03 - Degrau de Tensão na Desaceleração

Define o tempo da rampa decrescente de tensão que será aplicada ao motor.

mín máx

OFF, 2s 240s1s

faixa

Padrão de fábrica OFF

P04 - Rampa de Desaceleração

Parâmetro de regulação

UN

P03

P04

U(%)

t(s)

P03 - degrau de tensão (%UN)

P04 - tempo de rampa (s)

Parada com Rampa de Tensão

Parâmetro de regulação

Ajusta o valor máximo de corrente fornecida pelo conjunto rede + soft starter para o motor (carga) durante a aceleração.

mín máx

OFF, 150% 500%1%

faixa

Padrão de fábrica OFF

Se a tensão total não for atingida ao final da rampa de tensão, será indicado no display E02 e os tiristores serão bloqueados.

P11 - Limitação de corrente

Parâmetro de regulação

INom

ILim

UNom

I, V

t(s)

ILim = corrente limite

INom = corrente nominal

UNom = Tensão nominal

Limitação de Corrente

P02

P22

P11

Parâmetro de regulação

P22

P11

UN

I(%IN)

tempoP02

E02

Parâmetro de regulação

Define o valor de tensão aplicada ao motor enquanto a DI4estiver em 24 VCC (Após realizada a rampa).

mín máx

25% UN 50% UN1%

faixa

Padrão de fábrica 25%

P33 - Nível de Tensão do Jog

Parâmetro de regulação

Ajusta o tempo da frenagem C.C., desde que P53 = 3.

Padrão de fábrica 1 s

mín máx

1s 10s1s

faixa

P34 - Tempo da Frenagem CC

Parâmetro de regulação

Ajusta o valor da tensão de linha VAC convertido em VCCaplicado aos terminais do motor, durante a frenagem.

mín máx

30% UN 50% UN1%

faixa

Padrão de fábrica 30%

Parâmetro de regulação

P35 - Nível de Tensão de Frenagem CC

K1

SSW-03/04

Dimensionar K1 pela INOM

do motor em regime AC3.

Acionamento típico com frenagem CC

Define o tempo de aplicação do pulso de tensão que seráaplicado ao motor para que este possa vencer a inércia dacarga.

mín máx

OFF,0.2s 2s0.1s

faixa

Padrão de fábrica OFF

Inibe a limitação de corrente

Parâmetro de regulação

P41 - Tempo do pulso no “Kick Start”

Determina o nível de tensão (%UN) aplicado ao motor para queeste consiga vencer o processo inercial da carga.

mín máx

70% 90%0.1%

faixa

Padrão de fábrica 70%

Parâmetro de regulação

P42 - Nível de Tensão no “Kick Start”

P02

P42

P01

P41

U

t(s)

Kick Start

Faz o controle na aceleração e desaceleração do motor para evitar “Golpes de Aríete” nas tubulações.

OFF,ON

Valores possíveis

Padrão de fábrica OFF

Parâmetro de regulação

P45 - Pump control

Esta função ajusta automaticamente os parâmetros abaixo :

P02 = 15 sP03 = 80 % UN

P04 = 15 s

P11 = OFFP14 = 70 % IN

P15 = 5 s

Atua relé após a tensão de saída ter atingido seu valor nominal.

OFF,ON

Valores possíveis

Padrão de fábrica OFF

Fazer o by-pass da soft starter

Acionamento multimotor

Parâmetro de configuração

P43 - Relé By-Pass

Restaura valores pré definidos na programação padrãode fábrica

OFF,ON

Valores possíveis

Padrão de fábrica OFF

Não afeta “P22” e “P23”

Parâmetro de configuração

P46 - Valores Default

Habilita o relé RL1 a operar conforme a seguinteprogramação :

1 ... 3

Valores possíveis1 - Em funcionamento

2 - Em tensão plena

3 - Sentido de giro

Padrão de fábrica 1

Parâmetro de configuração

P51 - Função do Relé RL1

t(s)

t(s)

t(s)

UN

Em funcionamento

Em tensão plena

Relé ligado

Funcionamento do Relé RL1

𝑃 51=1

𝑃 51=2

Relé ligadoUN

500 ms t

100%

t

tFunção Reversão

Sentido anti-horáriodo motor

Sentido horáriodo motor

1s

DI3

+ 24Vcc

RL1OV

Funcionamento do Relé RL1

𝑃 51=3

Habilita o relé RL2 a operar conforme a seguinteprogramação :

1 ... 3

Valores possíveis1 - Em funcionamento

2 - Em tensão plena

3 - Frenagem CC

Padrão de fábrica 2

Parâmetro de configuração

P52 - Função do Relé RL2

500 ms

UN

t

100%

t

P35

P34

RL2

1s

Relé ligado

Injeção C.C.

Funcionamento do Relé RL2

Não é possível realizar a frenagem CC quando a Soft-Starter estiver conectada dentro da ligação delta do motor

Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinte programação :

OFF,1 ... 4

Valores possíveis1 - Reset de erros

2 - Erro externo

3 - Habilita geral

4 - Comando três fios

OFF - Sem função

Padrão de fábrica 1

Parâmetro de configuração

P53 - Entrada digital DI2

Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinteprogramação :

OFF,1 ... 4

Valores possíveis1 - Reset de erros

2 - Erro externo

3 - Habilita geral

4 - Sentido de giro

OFF - Sem função

Padrão de fábrica 2

Parâmetro de configuração

P54 - Entrada digital DI3

Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinteprogramação :

OFF,1 ... 4

Valores possíveis1 - Reset de erros

2 - Erro externo

3 - Habilita geral

4 - Função JOG

OFF - Sem função

Padrão de fábrica OFF

Parâmetro de configuração

P55 - Entrada digital DI4

P33

P01

P02

DI4

U

24 V

Função Jog

OFF,1 ... 4

Valores possíveis1 - Corrente In %

2 - Tensão Un %

3 - Fator de serviço

4 - Proteção térmica

OFF - Sem função

Padrão de fábrica OFF

Parâmetro de configuração

P56 - Saída analógica

Executa as funções Liga/Desliga e Reset pelas entradas digitais.

OFF, ON

Valores possíveis

Padrão de fábrica ON

ON - Liga/Desliga através da IHM-3P

OFF - Liga/Desliga via entrada digital

Parâmetro de configuração

P61 - Habilitação de I/O Local

Indica o endereço da chave na rede de comunicação.

1 ... 30

Valores possíveis

Padrão de fábrica 1

Parâmetro de configuração

Parâmetro de configuração

P62 - Endereço da Soft Starter

Ajusta o valor da corrente do motor percentualmente emrelação a corrente nominal da chave.

Valores possíveisParâmetros do motor

OFF, 50 % ... 120 % (INOM) Padrão de fábrica 30

Parâmetro do motor

P21 - Corrente do motor

Determina as curvas de atuação da proteção térmica domotor conforme norma IEC 947-4-1.

Valores possíveis Parâmetros do motor

5, 10, 15, 20, 25, 30Padrão de fábrica 30

Parâmetro do motor

P25 - Classes térmicas

Motor In = 580 A, Ip/In = 3,5, FS = 1,15, ta = 41 s. P25?

P25 = 25

Ambiente• Condições não-permissíveis

– Exposição direta à raios solares, chuva, umidade excessiva ou maresia– Gases ou líquidos explosivos ou corrosivos– Vibração excessiva, poeira ou partículas metálicas óleos suspensos no ar

• Condições permissíveis– Temperatura

• 00...40ºC - Condições Nominais• 40...55ºC - Corrente conforme tabela 8.2

– Umidade Relativa do Ar• 5% a 90% sem condensação

– Altitude Máxima• 0000...1000m - Condições Nominais• 1000...4000m - Redução da corrente de saída em 10% para cada 1000 m

IN

IN

P28 = OFF

SSW-03 Plus - 3 cabos

0,578 X IN

0,578 X IN

0,578 X IN

P28 = ON

SSW-03 Plus - 6 cabos

10 Partidas/hora

Fiação/Fusíveis recomendados

• Queda de tensão• Fusível ultra-rápido

Ope

raçã

o pe

la IH

M

Caso o termostato não seja utilizado curto-circuitar 3-5.

Contator de isolação na

potência

Ope

raçã

o vi

a Bo

rnes

Contator de isolação na

potência

K2K1 K4K3

M1 M2

SSW-03/04

K6K5

M3

RL1

K1DI1

REDE

Acionamento com By-pass

K2K1 K4K3

M1 M2

SSW-03/04

K6K5

M3

RL1

K1DI1

REDE

K2K1 K4K3

M1 M2

SSW-03/04

K6K5

M3

RL1

K1DI1

REDE

K2K1 K4K3

M1 M2

SSW-03/04

K6K5

M3

RL1

K1DI1

REDE