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2011

Laboratrio de

Comandos EltricosCurso Tcnico em Eletrotcnica

NILTON CSAR FIGUEIRA

C O L G I O I G U A U , F O Z D O I G U A U P A R A N


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LABORATRIO DE COMANDOS ELTRICOS ELETROTCNICA COLGIO IGUAU FOZ

DO IGUAU -PR

Curso de Eletrotcnica

Laboratrio de Comandos Eltricos

4 Mdulo

Esta apostila visa fornecer apio terico para os alunos do Curso de Eletrotcnica, na matria

de Laboratrio de Comandos Eltricos. Sero abordados a arquitetura e princpios de

funcionamento sobre CLP, Soft-Starters e Inversores de Freqncia, bem como, suas

aplicaes no acionamento, controle de partida e velocidade de motores.

Cabe frisar que cada uma destas tecnologias, acima citadas, merece muito mais ateno e so

objetos que demandam vrias pginas para abranger de forma completa todos os aspectosenvolvendo suas caractersticas, arquiteturas e aplicaes.

Abordarei os mtodos de partida de motores assncronos (direta, estrela-tringulo e

compensada), a lgica de programao ladder, blocos lgicos da linguagem step 5,

recapitulao da lgica booleana, circuitos combinacionais e seqnciais com vrios exerccios,

visando aprimorar o desenvolvimento no campo do raciocnio lgico dos alunos e a capacidade

para elaborar esquema de acionamento de motor no controle de processo industrial utilizando

as tecnologias acima citadas.

Esta apostila no especfica a um modelo de fabricante e aborda aspectos gerais de cadatecnologia no que de comum encontrar em cada uma, independentemente do fabricante.

Todavia, sempre que a oportunidade permitir comentarei em sala de aula, sobre aplicaes

baseadas na vivncia prtica utilizando este ou aquele fabricante.

Cabe destacar que, para o aluno neste momento, de suma importncia desenvolver e

adquirir a capacidade de raciocnio lgico e familiarizao com estas tecnologias, j nesta fase

de aprendizado tcnico-escolar, pois quando estiver atuando na automao industrial (ou at

comercial e residencial), ter apenas que se adaptar ao fabricante da tecnologia.

Com certeza, isto ocorrer de uma forma mais natural, pois a linguagem de programao

utilizada, a forma de comunicao com os dispositivos, as caractersticas bsicas de cada

tecnologia e at a arquitetura de hardware/software se mantm de um fabricante para o

outro.

Nilton Csar Figueira

Foz do Iguau, 31/07/2011


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FORMA DE AVALIAO

Ser aplicada uma prova durante o curso. Esta prova ter dez questes tericasreferentes CLP, inversor de frequncia e soft-starter, alm de questes referentes

controle de processo onde o aluno dever desenvolver o controle para a automao

deste processo (no ser permitido consulta e os diagramas referentes aoscomandos sero desenhados mo livre).

Durante as aulas, sero elaborados exemplos e propostos exerccios de fixao aosalunos, onde alguns destes exerccios propostos devero ser entregues durante uma

data definida compondo no final, outra nota para avaliao do aluno. Estes exerccios

podero ser elaborados mo livre ou elaborados em software.

A terceira forma de avaliao sero exerccios propostos como forma de trabalho,elaborados em software para programao de CLP e entregues via e-mail.

A nota final ser composta pela mdia aritmtica destas trs avaliaes. Os alunos que no

atingirem a nota mnima para aprovao, sero submetidos a uma nova prova a ttulo derecuperao.

Os exerccios propostos, apostila, softwares livres para utilizao, notas sobre as aulas e todas

as informaes referentes estaro no site: http: //sites.google.com/site/niltoncesarfigueira


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CONTEDO

1. Controlador Lgico Programvel ....................................................................................... 51.1.Introduo ao CLP ........................................................................................................ 6

1.1.1. Descrio dos Principais Itens ........................................................................ 6

1. Fonte de Alimentao ................................................................................. 62. CPU ............................................................................................................. 7

3. BATEIRA ...................................................................................................... 7

4. MEMRIA DO PROGRAMA MONITOR........................................................ 7

5. MEMRIA DO USURIO ............................................................................. 7

6. MEMRIA DE DADOS ................................................................................. 7

7. MEMRIA IMAGEM ENTRADAS/SADAS .................................................... 7

8. CIRCUITOS AUXILIARES ............................................................................... 8

9. MDULOS OU INTERFACES DE ENTRADA .................................................. 8

10. MDULOS OU INTERFACES DE SADA ...................................................... 9

1.2.Funcionamento dos CLP .............................................................................................. 101.3.Vantagens e Desvantagens do Uso do CLP .................................................................. 131.4.Programao do CLP no Acionamento de Motores .................................................... 14

2. Soft-Start no Acionamento de Motores Eltricos .............................................................. 152.1.Motores Assncronos ................................................................................................... 15

2.1.1. Mtodos de Partida de Motores .................................................................... 172.1.1.1.Partida Direta ........................................................................................... 172.1.1.2.Partida Estrela-Tringulo .......................................................................... 182.1.1.3.Partida Compensada ................................................................................ 19

2.1.1.4.Partida Eletrnica (Soft-Starter) ............................................................... 192.2.Funcionamento do Soft-Start ...................................................................................... 202.3.Principais Funes da Soft-Starters ............................................................................. 212.4.Protees ..................................................................................................................... 242.5.Descrio dos Parmetros ........................................................................................... 262.6.Formas de Ligao ....................................................................................................... 26

3. Inversores de Freqncia no Acionamento de Motores ................................................... 293.1.Introduo ao Inversor de Freqncia ........................................................................ 293.2.Funcionamento ao Inversor de Freqncia ................................................................. 303.3.Tipos de Inversor de Frequncia ................................................................................. 31

3.3.1. Inversor Escalar ............................................................................................... 313.3.2. Inversor Vetorial ............................................................................................. 31

3.4.Blocos Componentes do Inversor ................................................................................ 323.5.Sistema de Entrada e Sada de Dados ......................................................................... 333.6.Formas de Variao de Velocidade em Um Inversor de Frequncia ........................... 343.7.Consideraes Finais Sobre Inversores de Frequncia ................................................ 36REFERNCIA BIBLIOGRAFICA .............................................................................................. 38


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1. CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL

O primeiro controlador totalmente programvel foi desenvolvido em 1969 pela empresa de

engenharia Bedford Associates. Este primeiro CLP foi construdo atendendo a uma

especificao da General Motors em 1968.

A indstria automobilstica uma grande consumidora de rels eletromagnticos para

controlar os processos seriados de fabricao na sua linha de montagem. Nestas indstrias, a

cada mudana no processo de montagem, erra muito trabalhoso alterar a lgica baseada em

rels montados em painis eltricos, alm dos altos custos envolvidos.

Surgi ento, a idia de se desenvolver um dispositivo de estado slido, com caractersticas de

um computador e que pudesse ser reprogramado conforme a mudana de lgica na linha de

produo sem a necessidade de alterao de hardware ou rels eletromagnticos.

Baseado ento, nas especificaes da General Motors, a Bedford Associates apresentou o

MODICON (Modular Digital Controller). O MODICON era um dispositivo que poderia funcionar

em varias operaes distintas e facilmente programvel. O primeiro CLP comercial foi o

MODICON 084.

Figura 1.1: MODICON 084 o primeiro CLP comercial.

Uma classificao histrica do CLP, em funo do sistema de programao utilizado:

1. Gerao: Caracterizavam-se pela programao dependente do hardware utilizado. Sendo oAssembly a linguagem utilizada, esta linguagem depende do processador utilizado pelo

hardware. O programa era gravado em uma memria EPROM gravada em laboratrio durante

a construo do CLP.

2. Gerao: Aparecem as primeiras linguagens de programao no to dependentes do

hardware. Utilizavam terminais de programao para gravar nas EPROM o programa monitor

do usurio. Aps as EPROM serem programadas, eram colocadas no CLP.

3. Gerao: O CLP j tem uma porta de programao, onde um terminal de programao

pode ser conectado, sendo possvel apagar e regravar a memria do CLP. A estrutura fsica

tambm sofre alterao, seguindo a tendncia de se tornarem dispositivos modulares.


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4. Gerao: O CLP passa a ter uma porta de comunicao serial, podendo ser programados

por microcomputadores. As vantagens eram poder ser utilizado varias linguagens de

programao e poder fazer simulaes e testes.

5 Gerao: Tendncia de padronizao dos protocolos de comunicao dos CLP, de modo que

os dispositivos possam todos utilizar o mesmo protocolo de comunicao independentementedo modelo e fabricante do produto.

1.1. INTRODUO AO CLP

DEFINIO ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas): um equipamento digital com

hardware e software compatveis com aplicaes industriais.

DEFINIO NEMA (National Eletrical Manufacturers Associatian): Aparelho eletrnico digital

que utiliza uma memria programvel para armazenamento interno de instrues para

implementaes especficas, tais como lgica, seqenciamento, temporizao, contagem

aritmtica, atravs de mdulos de entrada e sada, vrios tipos de mquinas ou processos.

Em outras palavras, o CLP um dispositivo de estado slido, microprocessado o qual possui

um firmware residente em memria ROM e um programa de usurio em memria RAM e que

permite ser alterado pelo prprio usurio.

O CLP capacitado com mdulos de entrada, onde so ligadas as variveis de entrada para

serem processadas pelo programa do usurio e apresentar sadas como respostas s variveis

de entrada. As sadas so conectadas ao mdulo de sada. Veja a figura a baixo, representado a

arquitetura bsica de um CLP.

Figura 1.2: Arquitetura bsica de um CLP.

1.1.1. DESCRIO DOS PRINCIPAIS ITENS

1. FONTE DE ALIMENTAO

A fonte de alimentao tem normalmente as seguintes funes bsicas:


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Converter a tenso CA da rede eltrica (110 ou 220 volts) para as tenses de alimentaodos circuitos eletrnicos do CLP;

Manter a carga na bateria que alimenta memrias do tipo RAM e os circuitos de clock queutilizam sistemas de tempo real;

Fornecer tenso para os circuitos de entrada e sada, geralmente 12 ou 24 volts CC.

2. UNIDADE DE PROCESSAMENTO CENTRAL - CPU

A CPU do CLP formada pelo microprocessador e seus circuitos de controle e comunicao. O

microprocessador o elemento principal da arquitetura do CLP, controlando os barramentos,

a comunicao com as memrias e os dispositivos de entrada e sada, executando o programa

do usurio.

O microprocessador pode ser de 8 ou 16 bits, dependendo da gerao do CLP. O

microprocessador, descrito de uma forma bsica, l as entradas, executa a lgica de controle

segundo o programa do usurio escrito atravs de um software especfico e envia ou nosinais para a sada.

3. BATERIA

As baterias so usadas no CLP para manter o circuito do relgio de tempo real, reter

parmetros ou programas em memrias do tipo RAM, mesmo no caso de falta de energia.

Normalmente so do tipo Ni Ca ou Li e possuem circuitos carregadores.

4. MEMRIA DO PROGRAMA OU MONITOR

O programa monitor (firmware do CLP) o responsvel pelo funcionamento geral do CLP. gravado pelo fabricante em memrias do tipo PROM, EPROM ou EEPROM e o usurio no

pode alter-lo. o sistema operacional do CLP.

5. MEMRIA DO USURIO

onde est armazenado o programa do usurio, apresentando a flexibilidade de programao

do CLP, j que o usurio pode alter-lo de acordo com suas especificaes. constituda por

memrias do tipo RAM, EEPROM e FLASH-EPROM, alm de ser tambm comum o uso de

cartes de memria.

6. MEMRIA DE DADOS

a regio de memria utilizada para armazenar os dados utilizados pelo programa do usurio.

Representam valores que sero consultados e alterados durante a execuo do programa do

usurio.

7. MEMRIA IMAGEM DAS ENTRADAS/SADAS

Sempre que a CPU executa um ciclo de leitura das entradas ou executa uma alterao nas

sadas, armazenado em uma rea de memria denominada imagem das entradas ou sadas.

Podemos considerar como tabelas, onde a CPU ir consult-las para tomar decises durante oprocessamento do programa do usurio.


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8. CIRCUITOS AUXILIARES

So circuitos que vo atuar em caso de falhas no CLP, alguns deles so:

POWER ON RESET: No momento que o CLP ligado, este circuito desabilita as sadas, para

evitar que sejam enviados sinais indesejados de atuao para os dispositivos de sada. Quandoa CPU assume o comando do CLP, este circuito desligado.

POWER DOWN: Este circuito monitora a tenso de alimentao, se esta ficar abaixo de um

valor pr-determina, ele avisa o microcontrolador para que os contedos das memrias sejam

salvos em tempo hbil.

WATCH DOG TIMER: Caso ocorra uma falha durante o ciclo de processamento do programa, o

microprocessador pode travar, entrando em um loop infinito. Para evitar este erro, o circuito

de watch dog timer deve ser acionado em intervalos pr-definidos, caso no o seja, o watch

dog timer sinaliza um erro.

9. MDULOS OU INTERFACES DE ENTRADA

So circuitos utilizados para adequar eletricamente os sinais de entrada para o

microprocessador (CPU) do CLP. As entradas podem ser do tipo digital ou analgica.

ENTRADAS DIGITAIS: So aquelas que possuem apenas dois estados, ligado ou desligado.

Sendo oriundos de dispositivos tais como: botoeiras, chaves, sensores, termostatos,

pressostatos, chave bia, entre outros.

As entradas podem ser em corrente contnua ou alternada. Em qualquer dos tipos utilizados,

h uma isolao galvnica entre a entrada e a CPU. Exemplo de uma entrada digital em 24

VCC, geralmente no maior que 50 m para evitar interferncia no sinal.

Figura 1.3: Entrada digital em 24 VCC.

Figura 1.4: Entrada digital em 110 ou 220 VCA.


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ENTRADAS ANALGICAS: A interface de entrada analgica permite que o CLP possa manipular

grandezas analgicas, enviadas normalmente por sensores eletrnicos. As grandezas so

normalmente oriundas de tenso ou corrente. As tenses esto geralmente na faixa de

operao de 0 a 10 VCC, 0 a 5 VCC, -5 a +5 VCC, -10 a +10 VCC (quando se permite entradas

positivas e negativas, chamamos de entradas diferenciais); no caso de corrente, normalmente

esto na faixa de 0 a 20 mA e 4 a 20 mA.

Como exemplo de dispositivos analgicos que normalmente encontramos no campo, citamos:

os sensores de presso manomtrica, sensores de presso mecnica (strain gauges utilizados

em clulas de carga), taco-geradores utilizados para a medio da rotao de eixos,

transmissores de temperatura, transmissores de umidade relativa do ar, entre outros.

A resoluo de uma entrada analgica medida em bits, ento quanto maior a resoluo,

melhor a representao da grandeza analgica.

Figura 1.5: Exemplo de um circuito de entrada analgica.

10.MDULOS OU INTERFACE DE SADAS

Estes mdulos adquam os sinais eltricos vindos da CPU para atuar nos dispositivos que

controlam o processo automatizado. Tambm podem ser os sinais do tipo digital ou analgico.

SADAS DIGITAIS: Representadas por dois nveis: ligado ou desligado utilizados para controlar

dispositivos como: rels, contatores, rels de estado slido, solenides, vlvulas, entre outros.

Normalmente as sadas digitais podem ser de trs formas: sada digital rel, sada digital a 24VCC e sada digital a triac. Tambm de praxe o isolamento galvnico entre os mdulos de

sada e a CPU.

Figura 1.6: Exemplo de sada digital a rel.


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Figura 1.7: Exemplo de sada digital a transistor.

Figura 1.8: Exemplo de sada digital a triac.

SADAS ANALGICAS: Convertem valores numricos em sinais proporcionais de tenso ou

corrente, para o acionamento de dispositivos atuadores, tais como: vlvulas proporcionais,

motores CC, servo-motores CC, inversores de freqncia, posicionadores rotativos, entre

outros.

Figura 1.9: Exemplo de um circuito de sada analgica.

1.2. FUNCIONAMENTO DOS CLP

Um controlador lgico programvel tem seu funcionamento baseado num sistema de

microcomputador onde se tem uma estrutura de software que realiza continuamente ciclos de

varredura. A forma mais comum de processamento da CPU do CLP o processamentocclico,


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onde as instrues do programa contidos na memria so lidas linha a linha, uma aps a outra

seqencialmente do incio ao fim, da retornando ao incio ciclicamente.

Figura 1.10: Esquema de processamento cclico.

Um dado importante de uma CPU o seu tempo de ciclo, o tempo gasto para a execuo de

uma varredura (scan). Este tempo funo do tamanho do programa do usurio (em mdia 10

ms a cada 1000 instrues).

O CLP apresenta estados de operao, que so basicamente dois estados:

PROGRAMAO: Neste estado, o CLP no executa o programa, no assume nenhuma funo

de controle, sendo este estado utilizado para a programao do mesmo ou efetuar testes e

alteraes no programa do usurio. Programao off-line.

EXECUO: Estado em que o CLP assume a execuo do programa do usurio. Neste estado,

se o CLP admitir programao, esta denominada programao on-line.

O CLP funciona segundo um programa permanente armazenado em memria ROM(firmware/programa monitor/sistema operacional), que executa um ciclo de scan chamado

scan timer e que consiste de uma srie de operaes realizadas de forma seqencial e

repetida. A figura 1.11 representa, em forma de fluxograma, as principais fases de um ciclo de

scan de um CLP.

Ao ser energizado, estando o CLP em execuo o mesmo cumpre uma rotina escrita em seu

sistema operacional. Esta rotina realiza as seguintes tarefas:

Verifica o funcionamento da CPU, memrias e circuitos auxiliares; Verifica as configuraes internas (hardware) e compara com os circuitos instalados; Verifica os estados das chaves principais (RUN, STOP, PROG, e outras); Desativa todas as sadas; Verifica a existncia de um programa de usurio; Emite um aviso de erro se ocorrer alguma falha e ento pra; Se no encontrar nenhum erro nesta rotina, a CPU passa a fazer uma varredura

constante, em forma de loop, das instrues.

Entrando em loop o primeiro passo a ser executado a leitura dos pontos de entrada,

transferindo os dados lidos para a tabela ou memria de imagem das entradas.

Aps a gravao dos valores na tabela imagem de entradas, o processador inicia a execuo doprograma do usurio, de acordo com as instrues armazenadas na memria.


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Terminando o processamento do programa, os valores obtidos sero transferidos para a tabela

ou memria de imagem de sadas, como tambm a transferncia de outros operandos, como

resultados aritmticos, contagens, etc.

Ao trmino das atualizaes das tabelas de imagem das sadas, ento feito a transferncia

para os cartes ou mdulos de sadas, fechando o loop. Neste momento inicia-se outro loop(ciclo de scan).

O ciclo de scan monitorado por um circuito denominado watch dog timer (pode ser

programado por hardware ou software). Este ciclo tem um tempo pr-definido e sendo

ultrapassado o watch dog timer ativado interrompendo o processamento da CPU. O CLP

assume um estado de erro.

O tempo de varredura depende do tamanho do programa do usurio e das quantidades de

entradas e sadas programadas.

Figura 1.11: Ciclo de varredura de um CLP.

Ento basicamente o CLP, aps executar as sub-rotinas do seu programa monitor, l as

entradas, atualiza o mapa de memria das entradas, executa o programa do usurio

baseado nas entradas lidas, atualiza o mapa de memria das sadas e somente depois de

terminar a atualizao do mapa de sada, transfere para os cartes de sada os sinais para os

atuadores em campo para o controle do processo automatizado. Conforme esquema

demonstrado da figura 1.12.


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Figura 1.12: Ciclo de operao de um CLP ressaltando, leitura, processamento e sada.

1.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DO CLP

Com a reduo do custo de um CLP, devido ao desenvolvimento da indstria eletrnica e a

competio entre as mesmas, as aplicaes com CLP podem ser avaliadas com relao aosbenefcios oferecidos por esta tecnologia, se comparada com a utilizao de lgicas com rels

e contadores instalados em painis. Cito algumas destas vantagens:

A flexibilidade na mudana de lgicas no processo controlado Alta confiabilidade na repetio do processo Reduzido espao fsico para a montagem do CLP Possibilidade de crescimento escalar, j que os CLP so modulares Permite modificao no local de instalao do CLP atravs de programao com PC A mesma lgica pode ser aplicada em processos similares

Comunicao com supervisrios instalados em computadores


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Poucas so as desvantagens no uso de CLP, mais cito algumas dificuldades no uso desta

tecnologia:

Pode haver atuao incorreta por rudo (hardware do CLP, mdulos de entrada e sadaou fonte) necessidade de filtros

Treinamento para utilizao do CLP Caso ocorram danos no hardware, nem sempre possvel manuteno ao nvel da

fbrica

Figura 1.13: Comparao entre painel com rels e painel com CLP em montagem modular.

1.4. PROGRAMAO DO CLP

Programar um CLP significa passar instrues para o mesmo, a fim de que possa controlar

algum processo. Podemos passar instrues para o CLP utilizando um software especifico para

cada fabricante. Porm a linguagem utilizada basicamente a Step 5, a qual basicamente

representada em trs tipos mais utilizados:

Diagramas de Contados DIC ou do ingls Ladder Diagram - STL: tambm chamadode diagrama de rels, diagrama escada ou diagrama ladder

Esta forma grfica esta mais prxima da utilizada por eletrotcnicos em diagramas eltricos.

Figura 1.14: Diagrama ladder; entradas (E); sada (S);


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Diagrama lgico DIL ou do ingls Control System Flowchart - CSF

Linguagem semelhante utilizada em eletrnica digital, representando o esquema em blocos

lgicos digitais.

Figura 1.15: Diagrama de blocos lgicos. Input (I); output (Q).

Lista de Instrues LIS ou do ingls Statement List - STL

Semelhante a utilizada em linguagens de computadores.

Figura 1.16: Diagrama de lista de instrues.

2. SOFT-START NO ACIONAMENTO DE MOTORES ELTRICOS

2.1.MOTORES ASSNCRONOS

Os motores assncronos ou de induo, por serem robustos e baratos, so os motores mais

largamente empregados na indstria. Nestes motores, o campo girante roda a velocidade

sncrona, como nas mquinas sncronas.

Teoricamente, para o motor girando a vazio e sem perdas, o rotor teria tambm a velocidade

sncrona. Entretanto, ao ser aplicado um conjugado externo ao motor, o seu rotor diminuir de

velocidade na justa proporo necessria para que a corrente induzida pela diferena de

rotao entre o campo girante (sncrono) e o rotor, passe a produzir um conjugado

eletromagntico igual e oposto ao externamente aplicado. O conjugado eletromagntico

proporcional ao fluxo produzido pelo campo girante, e corrente e fator de potncia do rotor.

A perda de rotao do rotor (necessria para que o conjugado eletromagntico seja

produzido), expressa por unidade de velocidade sncrona, chama-se escorregamento:

O conjugado eletromecnico pode ser expresso pela relao:


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Onde:

a potncia do campo girante que gira a uma velocidade angular sncrona

. Por outro

lado, se a potncia mecnica fornecida atravs do eixo, que gira a uma velocidade angular radianos por segundo

Portanto:

Ou seja, a potncia cedida pelo eixo igual igual potncia disponvel no entreferromquina (potncia do campo girante), menos as parcelas correspondentes s perdas norotor .

A rotao do eixo do motor expressa por:

Onde:

= rotao em rpm no eixo do rotorf = freqncia em Hz

P = nmero de plos

S = escorregamento

Figura 2.1: Estrutura bsica de um motor de induo.


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A freqncia da corrente induzida no rotor igual ao escorregamento vezes a freqncia do

estator, ou seja:

Onde:

a freqncia da corrente estatrica

a freqncia da corrente rotrica

2.1.1. MTODOS DE PARTIDA DE MOTORES

Vamos apenas relembrar os mtodos mais comumente usados na indstria para partida de

motores trifsicos de rotor em gaiola.

2.1.1.1.PARTIDA DIRETA

Sempre, que possvel, a partida de um motor trifsico em gaiola, poder ser direta, por meio

de contatores. Porm, deve-se observar que para determinado motor, as curvas de conjugado

e corrente so fixas, independentemente da dificuldade de partida, para uma tenso

constante. Nos casos em que acorrente do motor elevada podem ocorrer as seguintes

conseqncias prejudiciais:

Elevada queda de tenso no sistema de alimentao da rede. Em funo disto, provocainterferncias em equipamentos instalados no sistema;

O sistema de proteo (cabos, contatores), dever ser superdimensionado,

ocasionando um custo elevado; A imposio das concessionrias de energia que impem restries de queda de

tenso na rede

Figura 2.2: Curva caracterstica de conjugado e corrente de um motor com partida direta.

Caso a partida direta seja impossvel, devido aos problemas citados acima, pode-se usar

sistemas alternativos de partida indireta, para reduzir a corrente de partida dos motores.


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Figura 2.3: Esquema de comando de uma partida direta.

2.1.1.2.PARTIDA ESTRELA-TRINGULO

fundamental na partida estrela-tringulo, que o motor tenha a possibilidade de ligao em

dupla tenso. A menor tenso dever ser igual tenso da rede e a outra, vezes maior. Apartida estrela-tringulo poder ser usada quando a curva de conjugado do motor for

suficientemente elevada para garantir a acelerao da mquina coma corrente reduzida, pois

ela possibilita a reduo de 1/3 da corrente de partida do motor, ou seja, o conjugado

resistente da carga no dever ser superior ao do motor, quando o motor estiver em estrela.

Figura 2.3: Conjugado de partida na chave

estrela-tringulo. A baixo um esquema de comando.


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2.1.1.3.PARITDA COMPENSADA

A chave compensadora pode ser usada para a partida de motores sob carga. Ela reduz a

corrente de partida, evitando uma sobrecarga no circuito, deixando, porm, o motor com um

conjugado suficiente para a partida e acelerao. A tenso na chave compensadora reduzida

atravs de autotransformador que possui normalmente tapes de 50, 65 e 80% da tensonominal.

Figura 2.4: Conjugado de partida na chave compensadora.

Figura 2.5: esquema de ligao de uma chave compensadora.

2.1.1.4.PARTIDA ELETRNICA (SOFT STARTER)

Com o advento da eletrnica de potncia, torna-se cada vez mais econmico e prtico o uso

de chaves eletrnicas de partida de motores. As chaves de partida soft-starter so destinadas

ao comando de motores, assegurando a acelerao e desacelerao progressivas e permitindo

uma adaptao da velocidade s condies de operao.


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A alimentao do motor, quando colocado em funcionamento, feito por aumento

progressivo de tenso, o que permite uma partida sem golpes e reduz o pico de corrente. Isso

obtido por meio de um conversor com tiristores antiparalelo, montados de dois a dois em

cada fase da rede.

A subida progressiva de tenso pode ser controlada pela rampa de acelerao ou dependenteda corrente de limitao, ou ligada a estes dois parmetros. Assim a soft-starter assegura:

O controle das caractersticas de funcionamento, principalmente durante os perodosde partida e parada;

A proteo trmica do motor e do controlador; A proteo mecnica da mquina acionada por supresso dos golpes e reduo da

corrente de partida.

Utilizando a partida direta, os motores de induo apresentam surtos de corrente e conjugado

indesejveis. Para minimizar tais surtos, usamos as partidas estrela-tringulo e compensadora.De fato estas tcnicas conseguem uma reduo na corrente de partida, porm a comutao

por degraus de tenso. Entretanto nenhuma delas se compara com a partida suave. A figura a

baixo permite comparar as curvas de comportamento da corrente de partida para as tcnicas

mais usais:

Figura 2.6: Comparativo entre as tcnicas de partida.

2.2.FUNCIONAMENTO DO SOFT-STARTERS

O funcionamento de soft-starters est baseado na utilizao de tiristores, ou melhor, de uma

fonte tiristorizada, na configurao antiparalela, que comandada por uma placa de controleeletrnica, a fim de ajustar a tenso de sada, conforme programao feita pelo usurio. Veja

na figura 2.7 o diagrama simplificado de uma soft-starter.

A soft-starter controla a tenso da rede, por meio do circuito de potncia constitudo por seis

tiristores, variando-se o ngulo de disparo dos tiristores, variamos a valor da tenso eficaz

aplicada ao motor.

Vamos analisar o circuito de potncia e o circuito de controle da chave soft-starter.


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Figura 2.7: Diagrama de blocos simplificado de uma soft-starter.

2.2.1. CIRCUITO DE POTNCIA

Este circuito formado por tiristores, onde circula a corrente de carga para o motor, as

protees e por sensores (geralmente TC).

O circuito RC (snubber) representado no sistema a cima, tem como funo a proteo

dos tiristores devido a variao de tenso . O TC fornece informaes para a proteo e manuteno do controle de corrente em

valores pr-definidos.

2.2.2.

CIRCUITO DE CONTROLE

o bloco responsvel pelo comando, proteo e sinalizao do circuito de potncia, bem

como os circuitos utilizados para comando, sinalizao e interface homem/mquina (IHM), que

so configurados pelo usurio em funo da aplicao.

2.3.PRINCIPAIS FUNES DA SOFT-STARTER

As chaves soft-starter so, hoje totalmente digitais e permitem programao pelo usurio, de

acordo com a aplicao desejada. Os tiristores so comandados por um microprocessador,

com as seguintes funes bsicas:

Controle das rampas de acelerao e desacelerao;


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Limitao de corrente ajustvel; Conjugado na partida; Frenagem por injeo de corrente contnua; Proteo dos acionamentos por sobrecarga; Proteo do motor por sobrecarga ou partidas demasiadamente freqentes; Deteco de desequilbrio, falta de fase ou falha nos tiristores;

Vamos descrever estas funes bsicas, porm convm ressaltar que cada fabricante muitas

funes em seus produtos os quais denominamos parmetros de programao.

2.3.1. RAMPA DE TENSO NA ACELERAO

Ao configurar este parmetro, o usurio determina que a partida do motor seja controlada por

uma rampa de tenso inicial (a qual deve garantir o torque de partida) sendo acelerado at100% da tenso da rede de alimentao, dentro do intervalo de tempo tambm

configurvel.

Figura 2.8: Representao da rampa de acelerao e da tenso aplicado ao motor durante a

rampa e aps a acelerao durante o tempo de partida setado.

Figura 2.9: Curvas caractersticas durante a rampa de acelerao do motor.


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Levando em conta que o conjugado proporcional ao quadrado da tenso e que a corrente

cresce linearmente, podemos controlar o conjugado de partida do motor, assim como a sua

corrente de partida em funo do controle da tenso eficaz aplicada aos seus terminais.

O valor da tenso de partida deve ser ajustado de acordo com o tipo de carga acionada.Vejamos dois exemplos:

a. BOMBAS

Para esta aplicao, o valor da tenso de partida no deve receber um valor elevado, a fim de

evitar golpes de arete, que se traduz pela onda de presso da coluna de lquido durante os

processos de partida/parada. Concomitantemente a tenso no pode se setada com valor

muita baixo, sob pena de falta de torque para acelerar, por isso o conjugado do motor deve ser

no mnimo superior a 15% do conjugado resistente.

b. VENTILADORES

Assim como as bombas, o valor de ajuste da tenso de partida deve ser baixo o suficiente para

garantir torque suficiente. O ajuste do tempo de partida no deve ser muito curto. Pode-se se

usar a limitao de corrente de partida para entender o tempo de partida, enquanto a inrcia

do sistema superada. O conjugado de partida do motor deve estar no mnimo a 15% superior

ao conjugado do ventilador.

2.3.2. RAMPA DE TENSO NA DESACELERAO

Existem duas possibilidades para que seja executada a parada do motor: por inrcia, em que a

soft-starter leva instantaneamente a tenso de sada a zero, assim o motor vai perdendogradativamente velocidade de acordo com a energia cintica da carga.

Da mesma maneira que a soft-starter permite a partida suave do motor, tambm possibilita a

parada suave. Na parada controlada, a soft-starter reduz gradativamente a tenso dentro de

um tempo predefinido.

Figura 2.10: Rampa de tenso de desacelerao.

Na rampa de desacelerao, o valor da tenso reduz o seu valor na forma de uma rampa

decrescente at o valor de desligamento final, em que o motor pra de girar, retirando a


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tenso dos seus terminais. O tempo de desligamento pode ser configurado, de acordo com o

range permitido por cada fabricante, assim com a tenso de desligamento .

Figura 2.11: Forma da onda da tenso na rampa de desacelerao.

2.3.3. PULSO DE TENSO DE PARTIDA (KICK START)

Esta funo aplicada em cargas de elevada inrcia de partida, onde se exige um esforo extra

do acionamento, em funo do alto conjugado resistente.

Ento, neste caso, aplicada uma tenso inicial maior do que a definida na rampa de

acelerao. um pulso de tenso com amplitude e durao programveis.

Esta aplicao de para em rampa de tenso muito til em situaes onde se necessite de

uma para suave do ponto de vista mecnico. Principalmente em bombas centrfugas, onde se

precisam minimizar os golpes de arete.

Figura 2.12: Representao da funo kick start.

Deve-se habilitar este parmetro somente onde ele seja estritamente necessrio, pois ao

habilit-lo via de regra a funo limitao de corrente ser desabilitada durante a durao do

pulso de kick start.

2.3.4. LIMITAO DE CORRENTE

Na maioria dos casos em que a carga apresenta uma inrcia elevada, utilizada esta funo,que faz com que o sistema rede e soft-starter forneam ao motor somente a corrente que seja

necessria para a acelerao da carga. Este recurso garante um acionamento realmente suave.

A limitao de corrente tambm muito utilizada na partida de motores cuja carga apresenta

um valor mais elevado de momento de inrcia.

2.4. PROTEES

Alm da partida e parada de motores de induo, a soft-starter executa a funo de proteo

do motor, emitindo um alarme quando da atuao de uma proteo, permitindo que o usurio

verifique o erro ocorrido. Podemos encontrar algumas funes, tais como:


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Sobrecorrente imediata na sada: Ajusta o mximo valor de corrente que a soft-starterpode conduzir para o motor, por um tempo predeterminado.

Figura 2.13: Sobrecorrente imediata.

Subcorrente imediata: Ajusta o mnimo de corrente que a soft-starter pode conduzirpara o motor, por um tempo predeterminado. Esta funo serve para aplicaes onde

o sistema de acionamento no pode trabalhar a vazio, como por exemplo, sistemas de

bombeamento.

Figura 2.14: Subcorrente imediata.

Outros parmetros: Alm dos parmetros j citados, a soft-starter possui vriasprotees, dependendo do fabricante do equipamento, como por exemplo:

sobretemperatura nos tiristores, sequncia de fase invertida, falta de fase na rede,

falta de fase no motor.

Econmia de energia eltrica: Quando o motor opera com carga reduzida,conseqentemente com baixo fator de potncia. A soft-starter tem uma funo que

aperfeioa o ponto operacional do motor, minimizando as perdas de energia reativa,

fornecendo apenas a energia ativa requerida pela carga, o que caracteriza um

procedimento de economia de energia eltrica.

A funo de economia de energia eltrica utilizada com vantagens em aplicaes

onde o motor permanece funcionando a vazio por um longo perodo de tempo. Isto

feito reduzindo-se a tenso aplicada aos terminais do motor durante o tempo em que

o mesmo permanece operando com baixo corrente de carga ou a vazio. Reduzindo a

tenso, reduz-se a corrente a vazio, e conseqentemente as perdas no ferro que so

proporcionais ao quadrado da tenso.

Na prtica, a funo de otimizao de energia s faz sentido ao ser ativada quando a

carga for menor que 50% da carga nominal durante um perodo de operao superior

a 50% do tempo de operao do motor


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Figura 2.15: Forma de onda durante a funo economia de energia.

2.5. DESCRIO DOS PARMETROS

Os parmetros so agrupados de acordo com suas caractersticas e particularidades, conforme

apresentados em seguida.

PARMETROS DE LEITURA: Variveis que podem ser visualizadas no display, mais no podem

ser alteradas pelo usurio, como por exemplo: tenso, corrente, potncia ativa.

PARMETROS DE REGULAO: So os valores ajustveis a serem utilizados pelas funes da

soft-starter, como por exemplo: tenso inicial, tempo de rampa de acelerao, tempo derampa de desacelerao.

PARMETROS DE CONFIGURAO: Definem as caractersticas da soft-starter, as funes a

serem executadas, bem como as entradas e sadas, como por exemplo: parmetros dos rels

de sada e das entradas da soft-starter.

PARMETROS DO MOTOR: Define as caractersticas nominais do motor, como por exemplo:

ajuste da corrente do motor.

PARMETROS DEFAULT: So as configuraes originais de fbrica, configurados para atender

o maior nmero de aplicaes na tentativa de reduzir a programao por parte do usurio.

2.6. FORMAS DE LIGAO

Existem vrias formas de ligar a soft-starter, as quais esto elencadas a seguir:

2.6.1. LIGAO DIRETA

Nesse tipo de ligao, o motor ligado diretamente soft-starter. Dependendo do modelo da

soft-starter, pode ser ligada diretamente, ou com auxlio de contatores, fusveis e rels de

sobrecorrente, como indicado na figura 2.16 a abaixo.

Figura 2.16: Ligao direta da soft-starter.


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Para a partida seqencial recomenda-se o uso de motores da mesma potncia e caractersticas

de carga, assim pode ser utilizado o mesmo ajuste para todos os motores. Se forem utilizados

motores com potncias ou cargas diferentes, devem ser ajustados os parmetros de cada

motor em separado, via entrada digital ou via rede.

2.6.4. LIGAO SIMULTNEA DE DIVERSOS MOTORES

Para efetuar esta ligao, a capacidade da soft-starter deve ser maior ou igual soma das

potncias de todos os motores.

Figura 2.19: Ligao simultnea de motores com soft-starter.

2.6.5.

DIAGRAMA DE COMANDO DA SOFT-STARTER

A soft-starter possui um determinado nmero de entradas e sadas digitais e analgicas. As

sadas podem ser parametrizadas para comando: ligar e desligar a soft-starter etc; sinalizao:

alarme, sobrecorrentes, falta de alimentao etc; controle: indicao de final de rampa etc. As

tenses de operao desses rels e sadas digitais podem ser 110 VCA a 240 VCA a 24 VDC,

dependendo do fabricante.

Figura 2.20: Diagrama de comando de uma soft-starter.


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3. INVERSORES DE FREQUNCIA NO ACIONAMENTO DE MOTORES

3.1. INTRODUO AO INVERSOR DE FREQUNCIA

H alguns anos, para se ter um controle preciso de velocidade era utilizado motores de

corrente contnua. Entretanto isto acarretava diversos problemas, como custo do motor enecessidade de retificao da tenso de alimentao. Atualmente podemos utilizar um

dispositivo eletrnico denominado inversor de freqncia, para o controle de velocidade de

motores de induo, mais baratos que os de corrente contnua, ficando o uso de motores CC

para situaes especficas.

O mtodo mais eficiente para o controle de velocidade de motores de induo trifsicos, com

menores perdas no dispositivo responsvel pelo controle de velocidade, consiste na variao

de freqncia f1 da fonte alimentadora atravs de conversores de freqncia, em que o motor

pode ser controlado de modo a prover um ajuste contnuo de velocidade e conjugado com

relao carga mecnica.

Os motores de induo so equivalentes a um transformador em que o primrio o estator e

o secundrio o rotor. Pelo equacionamento da mquina assncrona, o conjugado

desenvolvido pelo motor assncrono dado pela seguinte equao:

E a tenso aplicada na bobina de um estator dada por:

Sendo:

C conjugado do motor (N.m)

fluxo de magnetizao (Wb)

I2 corrente no rotor (A)

E2 tenso no estator (V)

f1 freqncia na rede

N1 nmero de espiras no estator

O fluxo alternado 1, resultante da tenso no estator U1 , induz no rotor uma f.e.m. a qual

produz um fluxo 2 proporcional tenso U2 e inversamente proporcional frequncia.

Portanto temos:

Para possibilitar a operao do motor com torque constante para diferentes velocidades,

deve-se fazer variar a tenso proporcionalmente com a variao da frequncia ,mantendo desta forma, o fluxo constante.


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3.2. FUNCIONAMENTO DO INVERSOR DE FREQUNCIA

Os inversores utilizam a converso CA/CC e, por fim, em CA novamente. Os inversores podem

ser classificados pela sua topologia, que dividida em trs partes: retificao de entrada,

controle do circuito intermedirio e sada.

Figura 3.1: Circuito de um conversor de frequncia.

RETIFICADOR: Na rede de entrada, a frequncia fixa em 60 Hz, sendo transformada em CC. O

filtro transforma esta CC com o valor aproximadamente em .

CONTROLE DE CHAVEAMENTO: Na figura a cima tem o esquema simplificado de um inversor

de frequncia (conversor). A tenso de entrada (j em CC) conectada aos terminais de sada

pelos transistores T1 a T6, que funcionam no corte ou saturao, como uma chave esttica. O

controle desses circuitos executado pelo controle de chaveamento, de forma a obter um

sistema de tenso CA, onde as fases esto 120 defasadas.

Devem ser escolhidas a tenso e a frequncia que permitam que seja proporcional frequncia mantendo assim, o fluxo e o torque sejam constantes.

INVERSOR: O circuito de controle fornece pulsos para as bases dos transistores (circuito

inversor), que atuando sobre a tava de chaveamento, varia a frequncia do CA de sada, bem

como o nvel de tenso CA.

A tenso de sada varia segundo o mtodo de modulao utilizado, sedo o PWM (pulse width

modulation) o mais utilizado em inversores de frequncia. Este mtodo fornece uma corrente

senoidal ao motor para uma frequncia na faixa de modulao de 2 KHz

Figura 3.2: Modulao por PWM.


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Desta forma, possvel variar a velocidade do motor de induo. A forma de controle pode ser

vetorial ou escalar. A escalar a mais utilizada, sendo dada por uma relao direta entre a

tenso e a frequncia.

Figura 3.3: Grfico da tenso e x frequncia e a regio de enfraquecimento de campo.

Mantendo-se a tenso, possvel elevar frequncia alm da nominal, porm, ocorre oenfraquecimento do campo, com conseqente queda do conjugado motor.

Deve-se atentar para operaes abaixo de 50% da velocidade nominal, pois os motores de

induo so autoventilados, e neste caso, o fluxo de ar pela carcaa ser ineficiente e a

potncia fornecida pelo motor deve ser reduzida.

Nos motores de induo trifsicos com ventilao independente, a troca de calor independe

da velocidade do eixo, podendo utilizar at 90% do conjugado nominal do motor a partir de 10

Hz.

3.3. TIPOS DE INVERSORES DE FREQUNCIA

O que diferencia a arquitetura e funcionamento dos inversores so as variaes que ocorrem

no circuito de controle. Basicamente h dois tipos de inversores.

3.3.1. INVERSOR ESCALAR

Este inversor somente pode ser usado em aplicaes onde somente exigido o controle de

velocidade sem o controle do torque desenvolvido e sem conhecimento da dinmica de

controle. So sistemas que imprimem certo erro de velocidade que, dada a aplicao, pode ser

facilmente assimilado pelo sistema controlado. Os motores acionados por esta famlia deinversores tm ou devem atender a exigncias normais e o controle feito por malha aberta

(sem realimentao), isto , no existe geralmente um tacogerador instalado no eixo do motor

para realimentar o sistema de controle do inversor.

3.3.2. INVERSOR VETORIAL

O avano das tcnicas de controle permitiu que as novas estruturas de comando geradas

pudessem atender s sofisticas solicitaes de controle de velocidade com respostas rpidas e

de alta preciso.

As mquinas de corrente contnua com sistema de controle de malha fechada j atendiam aestas solicitaes e, no acionamento em potncia, tinham total hegemonia. Com os avanos


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tericos das tcnicas vetoriais de controle, em que a avaliao das variveis internas do motor,

num processo dinmico, efetuada e passada ao sistema de controle do inversor, a regulao

da mquina de induo trifsica tornou-se mais precisa e mais prxima da obtida com

maquinas de corrente contnua.

A corrente de armadura do motor, menos as perdas no ferro, pode ser analisada comoformada por duas parcelas distintas: aquela que responsvel pela magnetizao da mquina

e, conseqentemente, pelo fluxo magntico que atravessa o entreferro da mquina e, aquela

outra parcela do ramo de fora do circuito.

Portanto, tendo o conhecimento dessas grandezas, tem-se conhecimento dos fluxos de

energia que a mquina necessita, por meio da anlise da corrente da armadura. O sinal vido do

eixo do motor, coletado por um tacogerador de pulso, fornece uma malha fechada de

controle, o que possibilita:

Alto desempenho dinmico Operao suave no intervalo de velocidades especificadas para o inversor (conversor) Pequenas oscilaes no conjugado do motor, quando ocorrem variaes na carga Grande preciso de velocidade

A maioria dos inversores utilizados do tipo escalar, como j foi dito. S utilizaremos o tipo

vetorial em duas ocasies:

Extrema preciso de rotao Torque elevado para baixas rotaes ou a zero rpm (guindastes, pontes rolantes,

elevadores, etc.)

3.4. BLOCOS COMPONENTES DO INVERSOR

Figura 3.4: Blocos componentes do inversor de frequncia.

3.4.1. BLOCO CPU

A CPU pode ser formada por um microcontrolador ou microprocessador. Isto depende apenas

do fabricante. De qualquer forma, neste bloco que todos os parmetros e dados do sistemaesto armazenados, visto que tambm uma memria esta integrada a esse conjunto. A CPU


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no apenas armazena as informaes relativas ao sistema (equipamento), como tambm

executa a funo mais vital para o inversor funcionar, qual seja, a gerao de pulsos para a

base transistores de sada, por meio de uma lgica de controle.

3.4.2. BLOCO IHM

Figura 3.5: A IHM do inversor de frequncia da Weg.

A IHM a interface homem/mquina. atravs deste dispositivo que podemos visualizar o

que est ocorrendo no inversor (display) e parametriz-lo de acordo com a aplicao (teclas).

3.4.3. BLOCO INTERFACES

A maioria dos inversores podem ser comandados por dois tipos de sinais: analgicos ou

digitais. Normalmente quando queremos controlar a velocidade de rotao de um motor de

induo no inversor, utilizamos uma tenso analgica de comando. Essa tenso situa-se entre

0 a 10 volts CC. A velocidade de rotao proporcional ao seu valor.

Para inverter o sentido de rotao, basta inverter a polaridade do sinal analgico (de 0 a 10

VCC, sentido horrio e -10 a 0 VCC, sentido anti-horrio). Este um sistema muito utilizado em

mquinas e ferramentas automticas.

Alm da interface analgica, o inversor possui entradas digitais. Com um parmetro de

programao podemos selecionar a entrada vlida (analgica ou digital).

3.4.4. BLOCO ETAPA DE POTNCIA

A etapa de potncia constitudo por um circuito retificador, que alimenta (atravs de um

circuito intermedirio chamado barramento CC) o circuito de sada inversor (mdulo IGBT).

3.5. SISTEMA DE ENTRADA DE DADOS E SADA DE DADOS

O sistema de sada e entrada de dados composto por dispositivos responsveis pela

interligao entre o homem e a mquina. So dispositivos por onde o homem pode introduzir

informaes na mquina ou por onde a mquina pode enviar informaes ao homem. Para os

inversores podemos citar os seguintes dispositivos:

Interface homem/mquina Entradas e sadas analgicas


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Entradas e sadas digitais

3.6. FORMAS DE VARIAO DE VELOCIDADE EM UM INVERSOR DE FREQUNCIA

A principal funo de inversor de frequncia a variao de velocidade do motor eltrico.

Existem algumas formas de promover esta variao de velocidade. Vejamos algumas:

3.6.1. ACIONAMENTO PELA IHM

Figura 3.6: Ligao de um inversor a um motor eltrico trifsico.

Uma das formas de se realizar o controle de velocidade de um inversor de frequncia o

acionamento pelas teclas da IHM. Para tal, deve se colocar o inversor em modo local, e pelo

teclado, pode-se decrementar e incrementar a velocidade do motor localmente, bem como

inverter o sentido de giro do motor.

3.6.2. ACIONAMENTO PELAS ENTRADAS DIGITAIS

Em uma aplicao industrial, torna-se invivel o acionamento de um inversor localmente

direto nas teclas de sua IHM. Assim, a grande maioria de aplicaes com inversores de

frequncia realizada por meio de comandos remotos. Para isso, deve-se colocar o inversor

em modo de acionamento remoto e, por meio de botes externos, acionar ou desativar o

motor e ainda, inverter o seu sentido de giro.

3.6.3. ACIONAMENTO PELA FUNO MULTISPEED

O multiespeed utilizado quando se deseja at oito velocidades fixas pr-programadas.

Permite o controle da velocidade de sada relacionando os valores definidos por parmetros,

conforme combinao lgica das entradas digitais programadas para multispeed.


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Para a ativao da funo multispeed, primeiramente preciso fazer com que a fonte de

referncia seja dada pela funo multispeed, colocar o inversor em modo remoto e programar

uma ou mais entradas para multispeed, conforme a tabela a baixo.

Figura 3.7: Tabela de parmetros e grfico de velocidade da funo multispeed do inversor

CFW 08 da Weg.

3.6.4. ACIONAMENTO PELAS ENTRADAS ANALGICAS

Em muitas aplicaes industriais, deseja-se um controle de velocidade desde 0% at 100%.

Como vimos anteriormente, esse controle no possvel se utilizarmos entradas digitais. Para

efetuarmos esse tipo de controle, pode-se trabalhar com entradas analgicas do inversor por

meio de sinais tenso (0 a 10 volts) ou sinais de corrente (4 a 30 mA). Esse acionamento pode

ser realizado de duas maneiras:

PELO POTENCIMETRO: O inversor de frequncia possui em seus bornes uma fontede 10 VCC, assim, pode-se conectar um potencimetro na configurao de divisor de

tenso para aplicar uma tenso varivel de 0 a 10 VCC.

PELA FONTE DE TENSO OU CORRENTE EXTERNAS: Esse tipo de configurao umdos mais utilizados quando se quer controlar a velocidade do inversor remotamente. O

fornecimento de tenso ou corrente feito por um controlador externo, como um

controlador lgico programvel (CLP).


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3.7. CONSIDERAES SOBRE O USO DE INVERSORES DE FREQUENCIA

Perda de potncia: O inversor no fornece uma forma de onda perfeitamentesenoidal, o que traz perdas ao motor na faixa de 15%.

Influncia sobre os capacitores: Os capacitores so afetados quando percorridos porcorrentes de alta frequncia. Deve ser ter ateno para evitar que o motor seja

submetido sobretenses devido a essa influncia.

Sobretenses no isolamento: A comutao no inversor realizada em alta frequncia,provocando elevados picos de tenso que afetam o isolamento das espiras entre fases

e entre fase e neutro.

Limite do comprimento do circuito do motor: Uma onda de tenso injetada noterminal de fonte de circuito do motor, que tem uma determinada impedncia

caracterstica, e atinge o terminal de carga em que esto ligadas as bobinas, cuja a

impedncia caracterstica bem maior que a primeira, o que pode resultar no

fenmeno da refrao e reflexo da onda. Assim, o motor pode ser submetido elevao de tenso nos seus bornes. A equao a seguir mostra o comprimento do

cabo, em que podem surgir anomalias danosas isolao do motor:

Sendo: a velocidade de propagao da onda de tenso (150 ) Tempo de crescimento do pulso

Figura 3.8: Comprimento crtico do cabo.

Distoro harmnica: Como a forma de onda no senoidal, h distoro harmnica,tanto de tenso quanto de corrente, o que afetar o rendimento do motor. Portanto,

para manter a elevao de temperatura do motor dentro da sua classe de isolao,

necessrio reduzir o torque por meio de um fator apresentado na figura a baixo.

Figura 3.9: Fator de reduo de torque por distoro harmnica.


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Para se obter o rendimento de um motor de induo, acionado por um inversor de frequncia,

deve-se utilizar a seguinte equao:

Sendo:

rendimento do motor trabalhando com o inversor de frequncia

rendimento do motor acionado por uma onda senoidal

fator de reduo de torque por distoro harmnica

Nunca deixe que nenhum limite tire de voc a ambio da auto-superao.


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REFERNCIA BIBLIOGRAFICA

PEDRO, LUIS ANTONELLI. Introduo aos Controladores Lgicos Programveis -CLPs. 1998. Apostila.

CAPELLI, Alexandre. CLP Controladores Lgicos Programveis na Prtica.Rio de Janeiro: Antenna Edies Tcnicas Ltda, 2007.

GEORGINI, Marcelo. Automao Aplicada Descrio e Implementao deSistemas Seqenciais com PLCs. 7 ed. So Paulo: Editora rica, 2006.

FRANCHI, Claiton Moro. Acionamentos Eltricos. 4 ed. So Paulo: Editorarica, 2008.

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