Chave de Partida Suave (Soft-Starter)

Chave de Partida Suave (Soft-Starter)

(Parte 1 de 7)

SENAI Patrocínio:

Serviço Nacional ESCOLA SENAI “MARIANO FERRAZ"

Rua Jaguaré Mirim, 71 - Vila Leopoldina” de Aprendizagem Autoria: CEP: 05311-020 - São Paulo - SP

Industrial

André Luis Lenz andrellenz@hotmail.com

Teoria Extra 3 Chave de Partida Suave (Soft-Starter)

Introdução:

Os motores assíncronos trifásicos de rotor em gaiola apresentam surtos de corrente e de conjugado indesejáveis quando operados em partida direta. Para facilitar a partida minimizando tais surtos, são usadas várias técnicas, como chave estrela-triângulo, chave compensadora, autotransformador etc.

De fato essas técnicas conseguem uma redução na corrente de partida, porém a comutação é por degraus de tensão. Entretanto, nenhuma delas se compara com o método de partida suave (que utiliza o equipamento denominado soft-starter). A figura a seguir permite comparar curvas de comportamento da corrente de partida para as técnicas mais usuais:

Comparativo entre técnicas de partida

A popularização da tecnologia eletroeletrônica, bem como a crescente necessidade de sistemas confiáveis, incrementam a utilização de soft-starters. Ares-condicionados, refrigeração industrial e compressores são exemplos que utilizam esse equipamento, principalmente quando ligados a fontes de alimentação não-confiáveis ou fracas.

Uma chave soft-starter é um módulo eletrônico tiristorizado, para partida suave de motores de indução trifásicos do tipo gaiola. O módulo substitui as técnicas tradicionais como estrela-triângulo, chave compensadora e autotransformador. A chave soft-starter inicia a 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.

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As chaves soft-starters são equipamentos de eletrônica de potência que consistem em elementos de comutação bidirecionais, compostas de pontes de tiristores (de quatro a seis tiristores SCR montados na configuração antiparalelo e acionados por uma placa de controle eletrônica) que atuam como chaves de partida estática, projetadas para regular a rampa de aceleração nas partidas de motores de indução trifásicos (motor de corrente alternada do tipo gaiola), a fim de controlar a corrente de partida da máquina, em substituição às técnicas mais antigas. Os soft-starters atuam também na rampa de desaceleração, nas paradas da máquina e ainda na proteção elétrica do motor. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores, e motores de elevada potência cuja aplicação não exija a variação de velocidade.

As chaves soft-starters são equipamentos especialmente recomendados para aplicações em:

• Bomba de Vácuo a Palheta; • Bombas Centrífugas;

• Calandras (partidas a vazio);

• Compressores a Parafuso (partindo em alívio);

• Misturadores;

• Refinadores de Celulose;

• Ventiladores Axiais (baixa inércia – carga leve).

Qualquer chave soft-starter apresenta as seguintes vantagens em relação aos equipamentos de partida de motor tradicionais. Dentre as mais importantes, temos:

• Não provocar trancos e golpes no sistema mecânico; • Reduzir e limitar a corrente de partida;

• Evitar picos de corrente;

• Incorporar parada suave e proteções.

Estas chaves contribuem para a redução dos esforços sobre acoplamentos e dispositivos de transmissão (correias, polias, etc) durante as partidas e para o aumento da vida útil do motor e equipamentos mecânicos da máquina acionada, devido à eliminação de choques mecânicos. Também contribui para a economia de energia, sendo muito utilizada em sistemas de refrigeração e em bombeamento.

• Redução acentuada dos esforços sobre os acoplamentos e dispositivos de transmissão (redutores, polias, engrenagens, correias, etc) durante a partida;

• Aumento da vida útil do motor e equipamentos mecânicos da máquina acionada pela eliminação de choques mecânicos;

• Facilidade de operação, ajuste e manutenção;

• Instalação elétrica simples;

• Operação em ambientes de até 5 °C.

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A soft-starter controla a tensão sobre o motor através do circuito de potência, constituído por seis SCRs, variando o ângulo de disparo dos mesmos e conseqüentemente variando a tensão eficaz aplicada ao motor, podendo assim controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave" (soft-start em inglês), de forma a não provocar decaídas bruscas no valor da tensão elétrica na rede de alimentação devido a surtos de corrente, como ocorre em partidas diretas.

As principais características que uma boa chave soft-starter deve ter são funções de: proteção, sinalização e ajustes. Essas funções e características são bastante desejáveis e estão presentes, num grau maior ou menor, em todas chaves produzidas industrialmente.

O sistema de controle possui ajuste da corrente de partida, que permite evitar a subida excessiva da mesma. O método utilizado é o de incremento linear do ângulo de condução dos tiristores, que conduzem a partir de uma rede trifásica. Os tiristores se encontram aos pares, em ligação antiparalelo, presentes em apenas duas ou em três fases. O incremento linear do ângulo de condução dos tiristores resulta em aumento suave da tensão no estator do motor. Com o crescimento da tensão, aumenta também o torque, até que vencido o conjugado da carga, o motor principia o movimento de seu eixo, sendo que a partir desse ponto é limitada a corrente de partida máxima permissível.

Princípio de Funcionamento:

O soft-starter é um equipamento eletrônico capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, bem como sua frenagem. Seu princípio de funcionamento baseia-se em componentes estáticos: tiristores SCRs. O controle pode ser exercido em duas ou nas três fazes, como é o caso das soft-starters mais sofisticadas, cujo circuito de eletrônica de potência é mostrado a seguir:

No entanto um grande número de fabricantes projeta seus soft-starters para controlar apenas duas fases (R e S, por exemplo), utilizando a terceira como referência.

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Essa técnica resulta numa simplificação tanto do circuito de potência quanto do circuito de controle e, conseqüentemente, reduz o custo do produto. O esquema genérico de um softstarter com controle atuando em apenas duas fases é mostrado na figura a seguir:

Através da manipulação do ângulo de condução dos tiristores, a tensão na partida é reduzida, diminuindo os picos de corrente gerados pela inércia da carga mecânica.

Um dos requisitos do soft-starter é controlar a potência do motor, entretanto sem alterar sua freqüência (velocidade de síncrona da rotação). Para que isso ocorra, o controle de disparo dos tiristores atua em dois pontos distintos: controle pelo ponto de tensão zero e controle pelo ponto de corrente zero.

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