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