Universidade Federal de Uberlndia Faculdade de Engenharia Eltrica Disciplina de Acionamentos Eltricos Professor: Dr. Marcelo Lynce Ribeiro Chaves

Relatrio Descritivo de Acionamentos Eltricos Referido Chave Compensadora

Marco Aurlio Dias Frana - 84101

Acionamentos de motores de induo trifsicosAo se utilizar um motor de induo trifsico de pequena potncia em instalaes residenciais ou industriais por meio de ligao direta rede, verifica-se que o mesmo tem uma caracterstica de arrancar e causar uma queda na tenso de alimentao, isto ocorre pois, ao partir o motor, o mesmo drena da rede uma corrente de partida bem alta em relao corrente nominal, gerando um torque de partida bastante elevado. Ao se partir o motor de induo, geralmente, ele requer uma corrente de aproximadamente 6 a 8 vezes o valor da corrente nominal de operao em sua partida. Assim, para que no se tenha tal problema em sua partida necessrio, quando possvel, utilizar um dispositivo que possa reduzir tal valor sem acarretar algum problema subseqente. Supondo que a tenso de alimentao fosse reduzida metade, o decaimento da corrente seria por um fator de 0,5 e ,ainda, o torque de partida tambm decairia, porm por um fator de valor 0,25. Assim ao se reduzir a corrente de partida do motor reduzindo-se a tenso de alimentao o torque de partida reduzido ainda mais que a corrente, portanto deve-se verificar o sistema que o motor esteja partindo para que essa reduo de torque no comprometa seu funcionamento.

Partida de um MIT utilizando a chave compensadoraGeralmente, utiliza-se a chave compensadora em motores de potncia elevada, acionando carga na partida. Ela tem a funo de reduzir a tenso de alimentao e, assim, reduzir a corrente de partida, evitando uma sobrecarga no circuito, porm o motor fica com um conjugado reduzido, mas ainda suficiente para a partida e acelerao. Composta por basicamente um autotransformador com algumas derivaes, a chave compensadora regula assim a tenso que ligada ao estator da mquina. O autotransformador posicionado entre a rede de alimentao e o motor diminuindo assim a corrente. No momento de comutao da tenso reduzida para a tenso nominal o autotransformador se comporta como uma reatncia indutiva que impede uma variao brusca de corrente evitando assim picos de corrente. Deste modo a chave compensadora comuta as tenses sem a necessidade do desligamento do motor, evitando uma possvel situao de partida. A relao de reduo de corrente e de conjugado (K1 e K2) possuem a seguinte relao:

Equao 1 Adota-se V a tenso de alimentao e K a constante de reduo

Nota-se assim tambm que o conjugado reduzido com o quadrado da constante de reduo K, assim como a corrente. Observam-se na figura 1 os circuitos de potncia e controle para a montagem do acionamento utilizando a chave compensadora.

Figura 1 Circuitos do acionamento da chave compensadora

Assim podem-se destacar as seguintes caractersticas da chave compensadora: - Pode-se utilizar o mesmo autotransformador para acionar vrios motores. - Quando a tenso comutada para a tenso nominal no acarreta um transitrio de religamento, j que o autotransformador se comporta como uma reatncia indutiva nesse momento. - O custo da chave compensadora maior que a chave estrela-tringulo, pois existe a necessidade da compra do autotransformador. Dimensionamento dos contatores: Contator CY

(AC3)

Contator C1

(AC3)

Contator C2

O catlogo da SIEMENS (vide referncia) utiliza a montagem da figura 2, no sistema de acionamento com a utilizao de fusveis.

Figura 2 Circuitos do acionamento da chave compensadora pelo catlogo da SIEMENS

Onde: - F1, 2,3 e F4, 5,6 Fusveis - (alternativa Q1 Seccionador-fusvel 3NP4 ou Q1 Seccionador com porta-fusveis ERGONFUSE que permite acionamento rotativo externo) - F21 a F23 Fusveis de comando - T1 Transformador de comando - K1, K2 e K3 Contatores - (contatos auxiliares para contator: consulte o catlogo do produto) -F7 Rel de sobrecarga -K11 Contator auxiliar - 3RH11 22-1Aqq0 ( completar o tipo (qq) para tenso de comando, consulte catlogo do produto ) Nota: Aplicado para garantir a passagem do regime de partida para o regime nominal - T2 Auto-transformador -M1 Motor - S0 e S1 Botes de comando - Botoeiras - K6 Rel de tempo - 7PU05 11-1qq30 de 3 a 30 s ( completar o tipo (qq) para tenso de comando, consulte catlogo do produto) - Montagem: partir de 440 VCA, para permitir a proteo contra toque acidental e garantia da isolao, nos contatores 3RT10 5 / 3RT10 6 / 3RT10 7 / 3TF6 e rels de sobrecarga 3RB10 5 / 3RB10 6 / 3RB12, devem ser aplicadas capas de proteo nos terminais de conexo. Consulte catlogo dos produtos.

Anlise do funcionamento do circuito de controle e de potnciaPelos circuitos montados da figura 1 tem-se o seguinte procedimento realizado pela chave: 1 Ao se fechar a botoeira b1 do circuito de controle, na primeira linha, de acordo com as configuraes do circuito mostradas na figura 2, energiza-se o contator Y. Isso faz com que o se ligue o autotransformador em Y. 2 O contator Y, por sua vez, fecha o contato normalmente aberto da segunda linha e abre o contato normalmente fechado da quinta linha. Ao fechar o contato normalmente aberto da segunda linha ela energiza o contator temporizador d1 e o contator C1 da terceira linha. 3 Assim o contator C1 fecha os contatos normalmente fechados das linhas 2 e 4, fazendo que o contator C1 se auto-energize e aciona o motor com uma tenso reduzida de acordo com o Tap escolhido. 4 Aps decorrido o tempo pr-programado no temporizador d1 ele abre o contato normalmente fechado na primeira linha. Assim desenergizado o contator Y que retorna seus contatos posio inicial (Aberto na segunda linha e fechado na quita linha). 5 Como o contato C1 est fechado, devido energizao do contator C1, o contator C2 se energiza, abre o contato normalmente fechado da primeira linha e fecha o contato normalmente aberto da sexta linha, ligando o motor diretamente

rede, ou seja, com tenso nominal.Observa-se que na comutao de tenso reduzida para tenso nominal o motor ser ligado brevemente linha de suprimento com parte dos enrolamentos do autotransformador ligado em srie com o motor. 6- Quando o contator C2 abre o contato normalmente fechado da primeira linha ele retira o autotransformador do circuito, ligando o motor na rede diretamente e se mantm energizado graas ao fechamento do contato normalmente aberto da sexta linha. 7 Para desligar o motor, basta acionar a botoeira b0 que retirar a energizao do contator C2 que abrir os contatos do motor, ou em caso de sobrecarga, o rel trmico comanda a abertura do seu contato NF que est em srie com a botoeira b0, desligando o circuito de controle.

Exemplo prtico do acionamento com chave compensadoraDestina-se a mquinas que partem com conjugado tais como, bombas, compressores, ventiladores, exaustores, etc.. Partidas normais (< 10 s). Para partidas prolongadas (pesadas) deve-se ajustar as especificaes do contator, rel de sobrecarga, condutores, etc. Coordenao: tipo 2 - IEC 60 947-4 (corrente presumida de curto-circuito 50 kA / 500 VCA). Rel de sobrecarga: ajustar para a corrente de servio (nominal do motor). Rel de tempo: ajustar a um tempo para acelerao aproximadamente 90% da rotao nominal. Auto-transformador: ( com proteo trmica ) taps de 65% e 80%. Dados do motor: - Motor de Linha Padro WEG; - Potncia: 100 cv; - Plos: 4 plos; - Freqncia: 60 Hz; - Rotao: 1775 RPM; - Tenso: 220/380 V - Corrente nominal: 245/142 A - Corrente de partida: 2156/1248 A - Conjugado Nominal: 396 Nm - Conjugado de partida: 320 % Analisando o motor ligado numa rede com tenso nominal de 220 V e a ligao no Tap do autotransformador na constante de relao de valor igual a 0,80 (pior situao). Contator C1 Corrente de regime = Ireg= no utilizado Corrente de ruptura = Irup = 0,80 x 2156 = 1379,84 A Corrente nominal = In 156,8 A ou In 1379,84/6=229,97A Ou seja, In 229,97A

-Contator escolhido: Categoria AC3 3RT10 65-6XX36- Corrente Nominal de Emprego 260 A Contator C2 Corrente de regime = Ireg= 245 A Corrente de ruptura = Irup = 2156 A Corrente nominal = In 245 A ou In 2156/6=359,33A Ou seja, In 359,33A -Contator escolhido: Categoria AC3 3RT10 75-6XX36 -Corrente Nominal de Emprego 400 A Contator CY Corrente de regime = Ireg= no utilizado Corrente de ruptura = Irup = (0,65-0,65) x 2156 = 490,49 A Corrente nominal = 490,49/8 = 61,31125 A -Contator escolhido: Categoria AC3 3RT10 44-1AXX0 - Corrente Nominal de Emprego 63 A Rel Trmico Para escolha dos rels trmicos deve-se levar em conta a corrente de partida e o tempo de disparo. Tem-se a seguinte sequncia para anlise do tempo: tp < td < trb; pois, assim, o rel no atuar na partida normal, e caso o rotor seja bloqueado, ele atue. Adota-se que o tempo de disparo do contator sejam aproximadamente 4 segundos.Assim a corrente de ajuste deve ser: Iaj = In Iaj = 245A Nesse caso o rel recomendado o 3RB20 66-1MC2 que possue uma faixa de ajuste entre 160 A e 630A e seu fusvel mximo o 400 - 3NA3 260, de 400 A. Fusvel O fusvel para tal motor deve proteger o rel trmico e o motor. Assim escolhese um fusvel acima da corrente de partida, que vale 1379,84 A.

Figura 3 Escolha do fusvel Nesse caso o fusvel recomendado o 3NP43 70-0CA01, que de 400 A. O catlogo do motor tambm pode informar uma tabela de escolha, como a abaixo.

1) Para permitir a proteo contra contato acidental e garantia da isolao, os Fusveis NH ( 3NA3 ) podem ser instalados em Seccionadores-fusvel 3NP4 ou em Seccionadores com porta-fusveis ERGONFUSE que permitem acionamento rotativo externo, consulte catlogo dos produtos. 2) Para complementar o tipo () para a tenso e freqncia de comando, consultar catlogo dos produtos. 3) Coordenao tipo 1.

ConclusesObservou-se que o acionamento de um motor de induo trifsico torna-se necessrio devido ao grande pico de corrente que uma partida direta causaria, sendo assim que a correo, de acordo com a aplicao, pode ser a chave compensadora. A chave compensadora corrige a corrente de partida e o torque com um fator de K, onde K a relao de transformao do autotransformador. Nota-se que uma grande reduo da corrente de partida acarreta em uma grande reduo de torque de partida, assim deve-se realizar uma anlise bastante fundamentada para a utilizao deste tipo de acionamento.

BibliografiaI.

FITZGERALD, A. E., KINGSLEY, C., KUSKO, A. Mquinas Eltricas. Rio de janeiro. McGraw Hill, 1975. Apostila de Acionamentos Eltricos Curso de ps-graduao Unicamp Programa de Formao Tcnica Continuada Acionamentos Eltricos Schneider Electric Catlogos de motores da WEG Catlogo de motores da SIEMENS

II.

III.

IV.

V.