Tecnicas de Controle Senai PARTE02

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    Soft-Starters e Inversores

    Neste capitulo abordaremos o funcionamento e as caractersticas das chaves eletrnicas

    (soft-starters) e dos inversores e veremos os principais parmetros de configurao drivers.

    Tambm, a aplicao desses dispositivos em circuitos eltricos e as vantagens e desvantagens

    em comparao com as ligaes de motores eltricos.

    3.1 CHAVE ELETRNICA (SOFT-STARTER)

    O avano da eletrnica permitiu a criao da chave de partida a estado slido, que

    consiste em um conjunto de pares de tiristores (SCR) (ou combinaes de tiristores/

    dodos), um em cada borne de potncia do motor. O ngulo de disparo de cada par de

    tiristores controlado eletronicamente para aplicar uma tenso varivel aos terminais do

    motor durante a acelerao e a desacelerao.

    No final do perodo de partida ou parada, ajustvel tipicamente entre 2 e 30 segundos,

    a tenso atinge seu valor pleno aps uma acelerao e desacelerao suave ou uma rampa

    ascendente e descendente, em vez de ser submetida a incrementos ou saltos repentinos.

    Com isso, conseguimos manter a corrente de partida (na linha) prxima da nominal e

    com suave variao.

    Alm da vantagem do controle da tenso (corrente) durante a partida, a chave

    eletrnica apresenta, tambm, a vantagem de no possuir partes mveis ou que gerem

    arco, como nas chaves mecnicas. Esse um dos pontos fortes das chaves eletrnicas,

    pois sua vida til mais longa.

    De acordo com o funcionamento de um tiristor, para que haja acelerao, ocorre um

    crescimento da tenso de pico de uma tenso alternada, at chegar ao valor total da

    tenso de pico. J na desacelerao, ocorre a diminuio do valor de pico da tenso

    alternada at chegar a zero. A figura 15 mostra os grficos de variao de tenso em cadafase, controlando as fases de um motor trifsico.

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    AUTOMAO INDUSTRIAL32

    M3

    R

    R

    S

    S

    T

    T Rotao nominal

    t

    t

    t

    Figura 15 - Controle de fases de um motor trifsico utilizando um soft-starterFonte: DREHER, 2009.

    O Quadro 1 mostra uma comparao entre os sistemas de partidas de forma

    indireta de acordo com o tipo de motor.

    EXECUODOS ENROLAMENTOS

    TENSODESERVIO

    PARTIDA COMCHAVE ESTRELATRINGULO

    PARTIDA COMCHAVE EMSRIEPARALELA

    PARTIDACOM SOFTSTARTER

    220/380V 220V SIM SIM NO SIM

    380V NO SIM NO SIM

    220/440V

    230/460V

    220V / 230V NO SIM SIM SIM

    440V / 460V NO SIM NO SIM

    380/660V 380V SIM SIM NO SIM

    220/ 380/

    440V

    220V SIM SIM SIM SIM

    380V NO SIM SIM SIM

    440V SIM SIM NO SIM

    Quadro 1 - Mtodos de partidas x motoresQuadro 2 - WEG, 2012.

    3.1.1 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO

    O funcionamento do soft-starter est baseado na utilizao de uma ligao de

    tiristores em ponte, comandada por uma placa eletrnica, para o ajuste da tenso

    de sada. A figura 16 mostra o esquema de um soft-starter.

    u

    v

    w

    M

    3-

    +

    -+

    -

    Cartoe

    letrnico

    d

    e

    controle

    CCS1.0

    0

    Entradadigitais

    Entrada

    analgica

    Sada a relRL1 RL2 RL3

    Sada

    analgica

    PF

    Rede

    3~

    S

    T

    RTC

    TC

    Figura 16 - Diagrama em blocos de um soft-starterFonte: FRANCHI, 2010.

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    3 SOFT-STARTERS E INVERSORES 33

    O soft-starter controla a tenso da rede por meio do circuito de potncia pelos

    tiristores, que varia o ngulo de disparo, variando a tenso eficaz do motor eltrico.

    O principal objetivo do funcionamento do soft-starter reduzir a tenso de

    partida de um motor eltrico. Como o torque proporcional a essa tenso, o

    motor parte com torque reduzido. A figura 17 mostra um grfico comparativo da

    corrente de partida direta, estrela-tringulo e soft-starter em relao ao tempo.

    CORRENTE

    PARTIDA DIRETA

    SOFT

    STARTER

    TEMPO

    PARTIDA ESTRELA/TRINGULO

    Figura 17 - Comparativo da corrente entre partidas direta, estrela-tringulo e soft-starterFonte: DREHER, 2009.

    As principais funes do soft-starter so:

    controle do tempo de acelerao e desacelerao do motor;

    limitao de corrente;

    conjugado de partida;

    frenagem por corrente contnua;

    proteo do acionamento por sobrecarga;

    proteo do motor contra aquecimento; deteco de desequilbrio ou falta de fase do motor.

    3.1.2 FORMAS DE LIGAO DO SOFT-STARTER

    Existem duas formas de ligao do soft-starter:

    ligao direta: o soft-starter ligado diretamente. Dependendo do tipo,

    pode ser ligado diretamente ou com auxlio de contatores, fusveis e rels de

    sobrecorrente. A figura 18 mostra esse tipo de ligao;

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    AUTOMAO INDUSTRIAL34

    Chave esttica

    M

    R

    K

    F

    Contator da rede

    Rel de sobrecarga

    Figura 18 - Ligao direta com o soft-starterFonte: FRANCHI, 2010.

    ligao com contator em paralelo (contator by-pass): feita para reduzir as

    perdas no soft-starter quando o motor est em regime normal de trabalho.

    Esta ligao vista na figura 19;

    Chave esttica

    M

    RContator da rede

    Rel de sobrecarga

    F1

    K1

    F2

    Fusveis NH

    Condutorem

    paralelo

    Figura 19 - Ligao com contator by-passFonte: FRANCHI, 2010.

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    3 SOFT-STARTERS E INVERSORES 35

    Diagrama de ligao de um soft-starter

    O soft-starter possui um determinado nmero de entradas e sadas digitais eanalgicas. As sadas podem ser parametrizadas para comando, controle e sinalizao.

    As tenses de operao podem ser de 24Vcc, 110Vca e 220Vca, dependendo do

    fabricante. A figura 20 mostra o diagrama de comandos do soft-starter.

    S1

    ABCNPE

    S4 1514

    13121110

    987

    654321

    Interligaonecessria

    Partida conduda

    Falha

    Contato para freio

    AC 380 - 415vAC 200 - 240vAC 100 - 120vN/L DCL + 24vDCL + 24vLigarDesligarResetar

    U