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o electricista WEGeuro - Indústria Eléctrica, S.A.
motores
{2. CARACTERÍSTICAS DA REDE DE ALIMENTAÇÃO - PARTE II}
2.5› LIMITAÇÃO DA CORRENTE DE ARRANQUE EM MOTORES TRIFÁSICOS
valor da corrente nominal, ou seja, 100 %, salta repentinamente para 320 %, o que não traz nenhuma vantagem, uma vez que no arranque directo seria de somente 190 %.
Arranque directo O arranque de um motor trifásico de gaiola, deverá ser directo, por meio de contactores. Deve-se ter em conta que para um determinado motor, as curvas de binário e corrente são fixas, independente da carga, para uma tensão constante. No caso em que a corrente de arranque do motor é elevada podem ocorrer as seguintes consequências prejudiciais: a) Elevada queda de tensão no sistema de alimentação da rede. Em função disto, provoca a interferência em equipamentos instalados no sistema; b) O sistema de alimentação e protecção (cabos, contactores, etc) deverá ser sobredimensionado, ocasionando um custo mais elevado; Caso o arranque directo não seja possível, devido aos problemas citados acima, pode-se usar sistemas de arranque que permitem reduzir a corrente na fase do arranque: › arrancador estrela-triângulo › autotransformador › ligação série-paralelo › arranque electrónico ou suave (soft-starter)
Figura 2.9 . Corrente e binário para arranque estrela-triângulo de um motor de gaiola accionando uma carga com binário resistente Cr.
IΔ - corrente em triângulo | Iy - corrente em estrela | Cy - binário em estrela CΔ - binário em triângulo | Cr – binário resistente
2.5.1› Arranque estrela-triângulo (Y - Δ) É fundamental para o arranque que o motor tenha a possibilidade de ligação em dupla tensão, ou seja, em 220/380 V, em 380/660 V ou 440/760 V. Os motores deverão ter no mínimo seis bornes de ligação disponíveis na placa de terminais e deverão ser bobinados em triângulo para a sua tensão normal de funcionamento. O arranque estrela-triângulo pode ser usado quando a curva de binário do motor é suficientemente elevada para poder garantir a aceleração da máquina com a corrente reduzida. Na ligação em estrela, a corrente fica reduzida para cerca de 25 a 33% da corrente de arranque na ligação triângulo (directo). Neste tipo de arranque existe o compromisso entre o binário resistente da carga que não poderá ultrapassar o binário de arranque do motor (figura 2.9), nem a corrente no instante da comutação para triângulo que não deverá ser de valor inaceitável. Existem casos onde este sistema de arranque não pode ser usado, conforme demonstra a figura 2.10.
Figura 2.10 . Corrente
Na figura 2.9 temos um alto binário resistente Cr. Se o arranque for em estrela, o motor acelera a carga aproximadamente até 85 % da sua velocidade nominal, e neste ponto o motor deverá ser comutado para triângulo. Neste caso, a corrente, que era aproximadamente o
Na figura 2.11 temos o motor com as mesmas características, porém, o binário resistente Cr é bem menor. Na ligação Y, o motor acelera a carga até 95 % da velocidade nominal. Quando o motor é comutado para Δ, a corrente, que era de aproximadamente 50 %, sobe para
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2.5.3› Comparação entre arrancadores estrela-triângulo e auto transformador 1) Estrela triângulo (automática) Vantagens a) o arranque estrela-triângulo é muito utilizado devido ao seu custo reduzido. b) Não tem limite quanto ao seu número de manobras. c) Os componentes ocupam pouco espaço. d) A corrente de arranque fica reduzida para aproximadamente 1/3. Desvantagens a) Só pode ser utilizado em motores com seis bornes ou terminais acessíveis. b) A tensão da rede de alimentação deve corresponder à tensão em triângulo do motor. c) Com a corrente de arranque reduzida para aproximadamente 1/3 da corrente nominal, reduz-se também o momento de arranque para 1/3. d) Caso o motor não atinja pelo menos 90 % da sua velocidade nominal no momento da comutação para triângulo, o pico de corrente neste instante poderá atingir valores ainda elevados e próximos da corrente de arranque equivalentes à situação de arranque directo, o que se torna inconveniente o stress causado nos circuitos e contactos não trazendo nenhuma vantagem para a rede eléctrica. 2) Auto transformador Vantagens a) No tap de 65 % a corrente de linha é aproximadamente igual à do arrancador estrela-triângulo, entretanto, na passagem da tensão reduzida para a tensão da rede, o motor não é desligado e o segundo pico é bem reduzido, visto que o auto transformador por um tempo curto se torna uma reactância. b) É possível a variação do tap de 65 para 80 % ou até para 90 % da tensão da rede, a fim de que o motor possa arrancar satisfatoriamente. Desvantagens a) A grande desvantagem é a limitação de sua frequência de manobras. Neste método de arranque é sempre necessário saber a frequência de manobras para dimensionar o auto transformador conveniente. b) É mais caro do que o arranque estrela-triângulo, devido ao custo do auto transformador. c) Devido ao tamanho do auto transformador e quadros maiores, o custo de instalação poderá ser mais elevado.
2.5.4› Arranque com ligação série - paralelo Para arranque em série - paralelo é necessário que o motor possa ser ligado para duas tensões, a menor delas igual a da rede e à outra duas vezes maior. Este tipo de ligação exige nove terminais no motor e a tensão nominal mais comum é 220/440 V, ou seja: durante a arranque o motor é ligado na configuração série até atingir sua
velocidade nominal e, então, faz-se a comutação para a configuração paralelo.
2.5.5› Arranque electrónico (soft-starter) O avanço da electrónica permitiu o desenvolvimento de equipamentos estáticos, neste caso falamos de “arrancadores suaves”, os quais consistem num conjunto de pares de tiristores (SCR) (ou combinações de tiristores/doidos), um em cada borne de potência do motor. O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado electronicamente para aplicar uma tensão variável aos terminais do motor durante a aceleração. No final do período de arranque, ajustável tipicamente entre 2 e 30 segundos, a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa ascendente, não submetendo nestes casos o motor a incrementos ou saltos repentinos. Com isso, consegue-se manter a corrente de arranque (na linha) próxima da nominal e com uma suave variação. Além da vantagem do controle da tensão (corrente) durante o arranque, o arranque suave electrónico apresenta, também, a vantagem de sendo um equipamento estático, não possuir componentes móveis ou contactos que gerem arco. Dependendo das aplicações e do regime de arranques, esta opção pode apresentar uma relação custo - benefício mais vantajosa considerando uma vida útil mais elevada. Apresenta-se seguidamente um resumo dos métodos de arranque possíveis em função das tensões de bobinagem dos motores.
Tabela 2.1 . Métodos de Arranque vs Tensões de bobinagem de Motores
2.6› SENTIDO DE VELOCIDADE DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Em aplicações normais, um motor de indução trifásico da WEG pode funcionar num dos 2 sentidos de rotação, dependendo da sequência de fases na sua ligação de alimentação. Na sua execução standard os motores WEG até à altura de eixo 315 são equipados com ventiladores bidireccionais, permitindo inverter o sentido de rotação sem prejuízo do seu arrefecimento e portanto sem necessidade de troca de ventilador. Para inverter o sentido de rotação dum motor, basta inverter a sequência de 2 das 3 fases da sua alimentação.