Relatorio de Motores de 6 terminais

Relatorio de Motores de 6 terminais

UFMS – UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL

CCET – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEL – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

RELATÓRIO DO LABORATÓRIO

DE

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS

Doscente; Professor M. Rafael Nishimura

Disciplina; Instalações Elétricas Industriais

Discente; Junihomar Cebalho dos Santos

Campo Grande, 22 de abril de 2010.

INTRODUÇÃO

Em laboratório executamos a partida direta de motor trifásico a contator, e este relatório abordará essa atividade. A partida de um motor significa, em poucas palavras, colocar seus terminais sob tensão pré-definida pelo fabricante. Partida direta é o método de acionamento de motores de corrente alternada, na qual o motor é conectado diretamente a rede elétrica, ou seja, ela se dá quando aplicamos a tensão nominal sobre os enrolamentos do estator do motor, de maneira direta.

OBJETIVO

O setor industrial é responsavel por cerca de 40% a 50 % de toda a energia elétrica consumida no país, dentro desse setor o consumo de motores elétricos é estimado em cerca de 70% a 80%, o que evidência a grande importância do conhecimento por parte dos engenheiros, deste tipo de equipamento, e este laboratório veio a aprimorar os conhecimentos dos discentes referento ao assunto Partida direta de Motores Trifásicos, proporcionando-os mais contato com sua área profissional.

Partida de Motores

Há quatro modos básicos de se partir um motor: partida direta, partida compensada, partida estrela-triângulo e partida com inversor.

A partida direta consiste em acionar a chave (pode ser uma chave faca, disjuntor ou contator) e o motor receber diretamente a tensão nominal de trabalho. Este modo, a corrente de partida é alta, e pode durar muito tempo, principalmente se a inércia inicial do motor for grande.

A partida compensada veio para reduzir a corrente do motor no momento da sua partida. Usa-se um transformador com taps de, por exemplo, 60%, 80% e 100%. Assim, inicialmente fornecemos 60% da sua tensão nominal, depois 80% e no fim 100%. Deste modo, reduzimos a corrente de partida do motor, submetendo-o a tensões inferiores de sua nominal.

A partida estrela-triângulo, muito utilizada até hoje, é uma técnica usada em conjunto com contatores. Trata-se de fornecer a menor tensão de trabalho do motor com ele fechado em estrela, e depois de algum tempo, fechá-lo em triângulo, para seu funcionamento normal. Este método reduz em três vezes a corrente de partida.

A partida com inversor é a mais eficiente que existe. Um inversor de freqüência é um dispositivo que altera a freqüência da senóide de saída (além da amplitude), permitindo assim controlar diretamente a velocidade de rotação e o torque do motor. Deste modo, alcança-se eficiência na partida (e também no controle depois da partida) muito maior que em qualquer outro método de partida.

Neste relatório focaremos no método de partida direta, sendo o assunto abordado no laboratório . Neste tipo de partida, a corrente de pico (Ip) pode variar de 4 a 12 vezes a corrente nominal do motor, sendo a forma mais simples de partir um motor. Comumente, a vantagem principal é o custo, pois não é necessário nenhum outro dispostivo de suporte que auxilie a suavizar as amplitudes de corrente durante a partida.

Há inúmeras desvantagens com relação a outros métodos de partida, como por exemplo, um transiente de corrente e torque durante a partida. A corrente variando entre 4 e 12 vezes a nominal, obriga o projetista do sistema elétrico a superdimensionar o sistema de alimentação, disjuntores, fusíveis, que fazem parte do circuito de elétrico que alimenta o motor. Dependendo dos valores de pico de corrente, a tensão do sistema pode sofrer quedas. O Transiente de torque, faz com que os componentes mecânicos associados ao eixo do motor, sofram desgaste prematuro. A situação piora à medida que a potência elétrica do motor aumenta. Métodos alternativos que suavizam a partida direta, podem ser obtidos com contatores e temporizadores (partida Estrela-Triângulo), autotransformadores ou sistemas eletrônicos como os Soft Starters.

Sempre que possível, a partida de um motor trifásico deve ser direta (a plena tensão), por meio de um dispositivo de controle, geralmente um contator, entretanto, este método, como já citamos, exige da rede elétrica uma corrente muito elevada.

Caso a partida direta não seja possível, quer pela exigência da concessionária (que no caso da instalação de baixa tensão exige, geralmente, que motores acima de 5 CV a partida seja por tensão reduzida), quer pela imposição da própria instalação, utilizam-se sistemas de partida indireta.

Motores Trifásicos

Os motores trifásicos (de 6 pontas) podem ser ligados de duas maneiras diferentes:

Ligação Triângulo: Este tipo de ligação é feito para ligar o motor na menor voltagem existente (na maioria dos casos, 220V trifásico). A ligação triangulo é feita ligando o começo de uma bobina no final da outra.

Figura 01; Ligação Triângulo.

Ligação Estrela: Este tipo ligação é feita para ligar o motor na maior (entre duas) tensão existente (na maioria dos casos, 380V trifásico).

Figura 01; Ligação Estrela.

Nas duas ligações, caso queira inverter o sentido do giro do motor (trifásico) basta inverter a ligação de uma das fases (trocar a fase R pela S, por exemplo).

PROCEDIMENTOS

O método utilizado em laboratório foi o método de partida direta de motor trifásico a contator, que destinam-se à máquinas que partem em vazio ou com carga., partidas normais (<10s). Para partidas prolongadas ( pesadas ) deve-se ajustar as especificações do contator, relé de sobre carga, condutores etc.

A representação dos circuitos de comando de motores elétricos é feita normalmente através de dois diagramas:

Diagrama de força: representa a forma de alimentação do motor à fonte de energia;

Diagrama de comando: representa a lógica de operação do motor.

Em ambos os diagramas são encontrados elementos (dispositivos) responsáveis pelo comando, proteção, regulação e sinalização do sistema de acionamento. A Figura 3 demonstra o esquema utilizado em laboratório, com suas respectivas ligações.

Figura 03: Diagrama de força e de comando da partida direta.

K1; contator

; relé de sobrecarga.

M; motor elétrico trifásico.

; Botoeira

; Fusível

; Lâmpada da bobina.

O motor utilizado na atividade em laboratório foi um motor da Weg de 1 CV de potência, rotação nominal de 1730 rpm, Vn de 220/380 e Ip/In = 3,08/1,78 A.

A ligação da parte de força e feita de tal modo que o motor (M) e ligado ao relé de sobrecarga, do relé de sobrecarga liga-se o contator (K1) e após, os fusíveis, entre os terminais das fases e o contator.

Na parte de comando temos ligados paralelamente o contator com a luz de sinalização, que, por conseguinte esta ligada em serie com a ligação paralela da botoeira (liga) com o contator auxiliar (K1), sendo feita à ligação a uma botoeira (desliga), estando em série com um relé, e após um fusível, estando conectado entre os terminais da fase S e do relé. Ainda na parte de comando, entre o nó da ligação paralela do contator com a luz de sinalização, temos uma ligação com um fusível, e o fusível ligado à fase T.

Paralelamente, nas fases S e T, temos a ligação da parte de força com a parte de comando.

QUESTIONÁRIO

1. Quais as vantagens da partida direta de um motor de indução?

Este sistema de partida direta de motor trifásico utilizando contatores, é a mais simples e fácil de ser construída, no entanto, se tratar de motores acima de 10CV, apresenta algumas características que podem considerá-la uma partida inviável, Neste tipo de partida a tensão fornecida ao motor elétrico é exatamente a tensão nominal do motor e então temos as seguintes características:

Desvantagens;

* A corrente de partida pode chegar em até 12 vezes a nominal.

* Necessita de cabos e componentes mais robustos.

* Alto consumo de energia na partida.

Vantagens;

* Oferece torque nominal na partida, ou seja, alto torque na partida.

*A vantagem principal é o custo, pois não é necessário nenhum outro dispostivo de suporte que auxilie a suavizar as amplitudes de corrente durante a partida.

2.Quais condições devem ser satisfeitas para a utilização da partida direta em motores de indução?

A partida direta em motores de indução gera uma corrente altíssima, a corrente de partida pode chegar até 12 vezes a nominal, portanto, necessitando de cabos e componentes mais robustos, onde possa a vir a suportar tal exigência de corrente.

A corrente pode variar entre 4 e 12 vezes a nominal, obrigando o projetista do sistema elétrico a superdimensionar o sistema de alimentação, disjuntores, fusíveis, que fazem parte do circuito de elétrico que alimenta o motor. Dependendo dos valores de pico de corrente, a tensão do sistema pode sofrer quedas. O Transiente de torque, faz com que os componentes mecânicos associados ao eixo do motor, sofram desgaste prematuro. A situação piora à medida que a potência elétrica do motor aumenta.

O sistema elétrico onde for introduzido o motor tem de satisfazer, suprindo as necessidades do motor, sem sofrerem impactos ou danificar seu normal funcionamento, que possam a sobrevir com o ativamento do motor.

3. Explicar, passo a passo, o funcionamento dos circuitos de força e de comando para a partida direta do motor, descrevendo a função de cada dispositivo.

Para dispositivo de comando, que são elementos de comutação destinados a permitir ou não a passagem da corrente elétrica entre um ou mais pontos de um circuito, utilizamos o contator.

Contator

Assim como o relé o contator é uma chave de comutação eletromagnética direcionado, geralmente, para cargas de maior potência. Possui contatos principais (para energização da carga) e auxiliares NA (normalmente aberto) e NF (normalmente fechadoo) com menor capacidade de corrente. Estes últimos são utilizados para auxílio noo circuitos de comando e sinalização além do acionamento de outros dispositivos elétricos. A Figura 04 mostra seu símbolo e aplicações.

Figura 4: contator

Para especificação do contator devem-se levar em conta alguns pontos: número de contatos, tensão nominal da bobina, corrente máxima nos contatos e condições de operação definindo as categorias de emprego.

Fusível

Para dispositivos de proteção, que são os elementos intercalados no circuito com o objetivo de interromper a passagem de corrente elétrica sob condições anormais, como curto-circuitos ou sobrecargas, utilizado neste experimento, foi o fusível.

O princípio de funcionamento do fusível baseia-se na fusão do filamento e conseqüente abertura do filamento quando por este passa uma corrente elétrica superior ao valor de sua especificação. A Figura 05 apresenta um fusível tipo cartucho e seu símbolo. Temos ainda os fusíveis do tipo DIAZED, NH, etc, para maior capacidade de corrente.

Figura 05: Fusível cartucho

Os fusíveis geralmente são dimensionados 20% acima da corrente nominal do circuito. São classificados em retardados e rápidos. O fusível de ação retardadaé usado em circuitos nos quais a corrente de partida é muitas vezes superior à corrente nominal. É o caso de cargas capacitivas e o nosso caso, o caso dos motores elétricos. Já o fusível de ação rápidaé utilizado em cargas resistivas e na proteção de componentes semicondutores, como o diodo e o tiristor em conversores estáticos de potência.

O princípio de funcionamento do relé de sobrecarga ou térmico, utilizado nesta atividade, baseia-se na dilatação linear de duas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação térmicas diferentes, acopladas rigidamente (bimetal). Quando ocorre uma falta de fase, esta se reflete num aumento de corrente, provocando um aquecimento maior e, consequentemente, um acréscimo na dilatação do bimetal. Essa deformação aciona a abertura do contato auxiliar que interrompe a passagem da corrente para a bobina do contator, desacionando, com isso, a carga. Para ligar novamente a carga devemos acionar manualmente o botão de rearme do relé térmico.

O relé térmico possui as seguintes partes principais:

Contato auxiliar (NA + NF) de comando da bobina do contator;

Botão de regulagem da corrente de desarme;

Botão de rearme de ação manual;

Três bimetais.

A Figura 06 apresenta uma aplicação do relé térmico na proteção de motores elétricos trifásicos.

Figura 06: Circuito de potência

Dispositivos de sinalização

São componentes utilizados para indicar o estado em que se encontra um painel de comando ou processo automatizado. As informações mais comuns fornecidas através destes dispositivos são: ligado, desligado, falha e emergência.

Indicador visual, os indicadores visuais fornecem sinais luminosos indicativos de estado, emergência, falha etc. São os mais utilizados devido à simplicidade, eficiência na indicação e baixo custo.

São fornecidos por lâmpadas ou LEDs. As cores indicadas na tabela da Figura 07 são recomendas.

Figura 07: Símbolo elétrico e cores utilizadas em um indicador luminoso.

Botoeira

São botões eletrônicos que substituem os mecânicos utilizados para acionamentos de máquinas, ou seja, executa as funções de liga-desliga para comando. Por não requererem esforço físico para acioná-las e serem ergonômicas, reduzem o estresse e a possibilidade de doenças profissionais propiciando bem-estar físico e mental ao operador.

Constituído de uma ou duas teclas, executa as funções de liga-desliga para comando, em especial, das chaves de partida direta instaladas em caixas ou painéis.

CONCLUSÃO

Os motores trifásicos preferencialmente têm de serem ligados à rede elétrica por partida direta, no entanto algumas restrições, citadas no relatório, não possibilitam essa manobra para todos os modelos de motores, devido a sua potência e suas exigências, como corrente e torque, se ocorrer à ligação direta, afetará o sistema elétrico, ocasionando danos e o mau funcionamento do motor e do sistema. Nesta atividade visualizamos um caso onde e possível tal manobra sem afetar o sistema elétrico, motivo que o motor tinha apenas 1 CV.

O relatório, assim como todas as atividades extra-classe, veio a aperfeiçoar os conhecimentos adquiridos em sala. Visualizamos perfeitamente a importância do assunto abordado, devido ao grau de pesquisa exercido pelo discente para elaboração deste relatório.

BIBLIOGRAFIA

Roteiro para aula de laboratório – 01 Instalações Elétricas Industriais – Prof. Me. Rafael nishimura.

http://www.eletricabasica.kit.net/motoreseletricos.htm

http://www.ebah.com.br/motores-de-inducao-doc-a26394.html

http://www.ebah.com.br/motores-de-inducao-trifasico-doc-a11950.html

http://www.ebah.com.br/motores-de-inducao-doc-a26394.html

http://www.ebah.com.br/motores-eletricos-ppt-a31990.html

http://www.instrutech.com.br/botoeiras.htm

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