Comandos Elétricos

Comandos Elétricos. Dentro das aplicações da eletricidade de potência, o setor industrial é sem sombra de dúvidas o mais importante, sobretudo porque representa a maior parcela da transformação da energia elétrica em outros tipos de energia. Como tal, a indústria é o palco das atividades exercidas pela maioria dos profissionais da área elétrica, seja na forma de projetos de comandos elétricos, instalação de acessórios e equipamentos, ou mesmo da automação industrial. Dentro desta área de conhecimento situa-se o seguimento de Comandos Elétricos que representa técnicas e métodos que são empregados para controlar/manipular acionamentos de máquinas e equipamentos. O comandos elétricos é composto de circuito de força, onde podemos encontrar as cargas (ex.: Motores elétricos trifásicos) e o circuito de comando que contempla as lógicas de acionamento de dispositivos de manobra e proteção(Ex.: Botoeiras, sinaleiros, etc…).

Motor Elétrico Trifásico

Como funciona o motor elétrico trifásico CA? 

comandos elétricosSão os mais utilizados porque na maioria dos casos a distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada (CA) e também em função de simplicidade, robustez e baixo custo, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas encontradas, este

É possível controlarmos a velocidade dos motores de indução com o auxílio de inversores de frequência

tipo de motor é largamente encontrado na indústria. Possui velocidade constante podendo variar em função de alguns fatores como cargas aplicadas a seu eixo. Seu princípio de funcionamento é baseado no campo magnético girante, que surge quando um sistema de correntes alternada trifásico é aplicado em polos defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, surge através desta defasagem um campo magnético em cada conjunto de bobinas do motor, estes campos magnéticos gerados formam o que chamamos de Campo Magnético Girante. Veja a animação abaixo:

Velocidade do motor elétrico trifásico – comandos elétricos

Os motores elétricos trifásicos de corrente alternada são os mais utilizados porque na maioria dos casos a distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada (Leia nosso artigo sobre fechamento de motores elétricos | Clique Aqui) e também em função de simplicidade, robustez e baixo custo, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas encontradas, este tipo de motor é largamente encontrado na indústria. Possui velocidade constante podendo variar em função de alguns fatores como cargas aplicadas a seu eixo. (Recomendamos também que leia nossa página Comandos Elétricos | Clique Aqui)

Seu princípio de funcionamento é baseado no campo magnético girante, que surge quando um sistema de correntes alternada trifásico é aplicado em polos defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, surge através desta defasagem um campo magnético em cada conjunto de bobinas do motor, estes campos magnéticos gerados formam o que chamamos de Campo Magnético Girante. Veja a animação abaixo:

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Você sabia que é possível controlarmos a velocidade dos motores de indução trifásicos, do tipo gaiola de esquilo, com o auxílio de inversores de frequência?

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Velocidade motor elétrico trifásico

Velocidade Síncrona

O Motor de indução funciona normalmente com velocidade constante proporcionada pelo campo magnético girante, logo a velocidade do campo é chamada de velocidade síncrona, e é em função de, basicamente, dois fatores, são eles:

    1. Polos Magnéticos gerados em função de sua construção física
    2. Frequência da rede elétrica a qual está instalado

Portanto, dizemos que:A velocidade do motor elétrico de indução é diretamente proporcional a frequência e inversamente proporcional a quantidade de pólos magnéticos

Sendo assim podemos definir a seguinte equação

velocidade motor

Veja um exemplo

Um motor elétrico trifásico possui as seguintes especificações:

  • Tensão: 220VCA – 3Ø – 60Hz
  • Polos Magnéticos: 4 Polos

Aplicando os valores à formula:

velocidade motor

Escorregamento

Alguns fatores faz com que a velocidade real no eixo do motor deixe de ser exatamente a velocidade do campo magnético girante, por exemplo, esta velocidade varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada a seu eixo, etc… Por natureza, o motor elétrico trifásico possui uma diferença entre a velocidade do campo magnético girante (Ns) e a velocidade real em seu rotor (N) este fato se dá em função de um fenômeno chamado escorregamento e é fornecido pelo fabricante do motor podendo variar de motor para motor. Na maioria das vezes este fenômento é descrito pelo fabricante em poorcentagem (%). Temos a seguinte fórmula para representar o escorregamento do motor elétrico trifásico:

velocidade motor

Vejamos a seguir um exemplo de cálculo de escorregamento:

    1. Motor elétrico trifásico 220VCA
    2. Velocidade síncrona: 1800 RPM (4 polos – 60Hz)
    3. Velocidade medida no rotor: 1760 RPM

Calcular o escorregamento em porcentagem e RPM

velocidade motor

Sendo assim a velocidade real no eixo do motor elétrico será a diferença entre a velocidade síncrona e o escorregamento. Esta recebe o nome de Velocidade Nominal

A fórmula fica assim:

velocidade motor

 

Fechamento de motor elétrico trifásico de 6 pontas

O motor de seis terminais ou popularmente conhecido como motor 6 pontas elétrico é um motor trifásico de corrente alternada esta máquina elétrica mais popular na aplicação industrial é sem sombra de dúvidas um excelente conversor de energia elétrica em mecânica. Seu surgimento se deu nas mão de Nicola Tesla  e o avanço tecnológico nos permite possuir hoje motores elétricos para todas as aplicações e seguimentos industriais (conheça o motor Wmagnet neste artigo publicado aqui na Sala da Elétrica, Clique Aqui).

Partindo da premissa que você conhece o motor elétrico trifásico de indução trataremos neste artigo sobre os tipos de fechamentos dos enrolamentos de motores elétricos trifásicos com seis terminais (motor 6 pontas). Lembre-se que o motor fornece a opção de seis terminais para permitir a alimentação através de dois níveis distintos, por exemplo 220V e 380V. Temos portanto dois tipos de fechamentos para este tipo de motores, são eles:

motor 6 pontas

  1. Fechamento em triângulo
  2. Fechamento em estrela

Fechamento em Triângulo (Motor 6 Pontas)

Na maioria dos casos os motores possuem 6 pontas de cabos em sua caixa de ligação . O fechamento em triângulo proporciona o fechamento na menor tensão suportada, por exemplo: um motor que suporte 380V e 220V o fechamento em triângulo será para a tensão de 220V.

Será possível entender na ilustração abaixo como realizar o fechamento em triângulo do motor elétrico trifásico, observe que os terminais 1-6, 2-4  e 3-5 são interligados entre sí e estas pontas são interligadas com a rede de alimentação trifásica.

motor 6 pontas

Fechamento em Estrela (Motor 6 Pontas)

Bom, como vimos, a maioria dos motores apresentam pontas 6 e para podermos ligá-lo ao maior nível de tensão disponível devemos fecha-lo em estrela.

Este fechamento é basicamente o mais simples de ser desenvolvido, observe que o fechamento se dá com a a realização do curto circuito dos terminais 4-5-6 e realiza-se a alimentação trifásica utilizando os terminais 1, 2 e 3. Veja a seguir uma ilustração deste fechamento.

motor 6 pontas

 

Fechamento de Motor Elétrico 12 Pontas – comandos elétricos

Trataremos neste artigo do motor 12 pontas, mas antes: Você deve saber que existem diversas maneiras de interligar um motor a rede elétrica, certo? O motor elétrico trifásico de seis terminais (Aconselho que leia o artigo motor de seis terminais para entender | Clique Aqui) possibilita que realizemos a alimentação através de, no máximo dois níveis de tensão. Neste artigo abordaremos o motor de doze terminais (motor 12 pontas) que permite que sua alimentação seja realizada com até quatro níveis de tensão. Isso tudo depende é claro da maneira com a qual iremos realizar a interligação de seus terminais na caixa de ligação, ou seja, depende da forma como será realizado seu fechamento das bobinas, sendo assim tentaremos entender ao longo desta matéria quais os níveis de tensão, quais os fechamentos existentes e como construir estes fechamentos. Dentre os  tipos de motores elétricos  disponíveis no mercado o motor 12 pontas se destaca pela sua aplicabilidade. Este tipo de motor disponibiliza doze terminais de interligação que faz com que possamos alimentá-lo com até quatro níveis diferentes de tensão elétrica comercialmente distribuídas pelas concessionárias de energia, por exemplo:

  • 200V
  • 380V
  • 440V
  • 760V

motor 12 pontas

Tipos de Fechamentos motor 12 pontas

Estes doze terminais de interligação referem-se a seis conjuntos de bobinas que constituem o motor elétrico e é importante observar que independente do fechamento que o motor receba, cada uma das bobinas receberá sempre 220V e por isso não acontecerá a queima do motor em função do acréssimo da tensão elétrica de alimentação. Para cada nível de tensão requerido teremos uma forma de realizar o fechamento de suas bobinas. São basicamente quatro tipos de fechamento  a considerar, são eles:

  • Duplo Triângulo (220V)
  • Duplo Estrela (380V)
  • Triângulo (440V)
  • Estrela (760V)

Fechamento Duplo Triângulo

Este tipo de fechamento fará com que seja possível a conexão motor na menor tensão suportada por ele, em nosso exemplo 220V. Partindo do pressuposto que independente da tensão de alimentação, o motor 12 pontas sempre receberá em seus enrolamentos o mesmo nível de tensão e que em nosso exemplo, cada bobina permanecerá com 220V, temos abaixo o esquema elétrico de um fechamento para a tensão de 220V que por sinal é a menor tensão que este motor suporta:

Obs.:

“Tendo em vista que este fechamento assemelha-se com um circuito paralelo, o fechamento duplo triângulo ao ser conectado a rede de alimentação de 220V recebe em cada uma de suas bobinas os mesmos 220V da rede elétrica.”

Fechamento Duplo Estrela

Neste fechamento temos as bobinas do motor assumindo um fechamento que proporcionará uma divisão da tensão elétrica da rede de alimentação e considerando a tensão elétrica nominal de cada enrolamento como sendo de 220V teremos que para o fechamento a seguir a disposição das bobinas do motor estrá apto a receber uma alimentação com uma tensão elétrica de 380V.

Por se tratar do mesmo motor, temos que levar em consideração que cada bobina do motor elétrico trifásico receberá um nível de tensão de 220V, desta maneira vamos realizar o fechamento considerando as características de Tensão de Fase e Tensão de Linha aplicado aos seu enrolamentos, observe:

Obs:

Com a Tensão de Linha de380V representadas em R, S e T temos, respectivamente, as Tensões de Fase de 220V em cada uma das bobinas, sendo que:

Este tipo de fechamento “comporta-se” como um circuito em série, logo, existe a divisão de tensão entre os conjuntos de bobinas associados.

Fechamento Triângulo

Quando a necessidade é interligar o motor a uma tensão de 440V, então realizamos o fechamento triângulo. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Veja:

Obs.:

No fechamento em triângulo o motor será configurado a fim de receber a tensão de 440V, observe que, teoricamente a tensão de fase seria de 440V mas o fato de associarmos os enrolamentos em série permite que esta tensão seja dividida entre os dois enrolamentos fazendo com que cada um receba 220V.

Fechamento Estrela

Quando há necessidade de interligar o motor 12 pontas em um nível elevado de tensão, neste nosso exemplo 760V, fazemos o uso do fechamento estrela para o motor 12 pontas.

Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V.

Observe que…

…Os conjuntos de bobinas são associados em série a fim de garantir a distribuição da tensão de fase de forma proporcional a cada uma. Sendo a tensão de Linha (Alimentação ) de 760V podemos deduzir que a tensão de fase será de 440V:

Esses 440V divide-se entre os dois conjuntos de enrolamentos e cada um receberá respectivamente 220V como podemos observar na ilustração acima.

Acionamento e Controle – comandos elétricos

Em comandos elétricos caracterizamos como dispositivos de acionamento e controle os componentes que auxiliam na composição das lógicas de acionamento do circuito que chamamos de “Circuito de Comando”.

Chave auxiliar tipo Botoeiras – comandos elétricos

As chaves auxiliares, ou botões de comando, são chaves de comando manual que interrompem ou estabelecem um circuito de comando por meio de pulsos. Podem ser montadas em painéis ou em sobreposição. Abaixo é possível observar uma botoeira e seu respectivo símbolo.

Tipos de Botoeiras

Podemos encontrar os mais diversos tipos de botoeiras, podendo ser classificadas como botoeira de pulso, botoeira com trava (ou retentiva) tipo cogumelo para aplicações em botões de emergência, etc…

 

Sinalizadores luminosos ou sonoros – comandos elétricos

Em comandos elétricos sinalização é a forma visual ou sonora de se chamar a atenção do operador Para uma situação Determinada em um circuito, máquina ou conjunto de máquinas. Ela é realizada por meio de buzinas e campainhas ou por Sinalizadores luminosos com cores determinadas por normas.

sinaleiro

A utilização de sinalizadores luminosos em comandos elétricos baseiam-se em aplicações específicas, estas aplicações são baseadas em cores que representam cada situação. Observem abaixo na tabela a seguir, as cores que determinam um Utilização dos Sinalizadores luminosos e suas respectivas aplicações:

Tabela cores de sinaleiros

 

Contatores – comandos elétricos

Em comandos elétricos contatores são dispositivos de manobra mecânica acionados eletromagneticamente, construídos para uma elevada freqüência de operação (manobras). De acordo com uma potência (carga).

Tipos de contatores

Basicamente, existem dois tipos de contatores:

  • Contatores para motores (de potência);
  • Contatores auxiliares.

Esses dois tipos de contatores são semelhantes. O que os diferencia são algumas características mecânicas e elétricas, assim, os contatores para motores caracterizam-se por apresentar:

  • Dois tipos de contatos com capacidade de carga diferentes Chamados principais e auxiliares;
  • Maior robustez de construção;
  • Possibilidade de receberem relés de proteção;
  • Câmara de extinção de arco Voltaico;
  • Variação de potência da bobina do eletroímã DE ACORDO COM O tipo do contator,
  • Tamanho físico de acordo com uma potência um ser comandada;
  • Possibilidade de ter uma bobina do secundário com eletroímã.

Veja a seguir a representação dos contatores de potência:

contatores_potencia

Os contatores auxiliares são usados para:

  • Aumentar o número de contatos auxiliares dos contatores de motores,
  • Comandar contatores de elevado consumo na bobina,
  • Evitar repique,
  • Para sinalização.

Esses contatores Apresentar caracterizam-se por:

  • Tamanho físico variável conforme o número de contatos;
  • Potência do eletroímã praticamente constante;
  • Corrente nominal de carga máxima de 10 A para todos os contatos;
  • Ausência de necessidade de relê de proteção e de câmara de extinção.

A seguir a representação do contator auxiliar:

contator auxilizar

Relé Térmico – comandos elétricos

Esse tipo de relê, atua como dispositivo de proteção, controle ou comando do circuito elétrico, atua por efeito térmico provocado pela corrente elétrica. O elemento básico dos reles térmicos é o Bimetálicos. O bimetal é um conjunto formado por duas lâminas de metais diferentes Ferro (normalmente e níquel), sobrepostas e soldadas, estes dois metais de coeficientes de dilatação diferentes, formam um par metálico. Por causa da diferença de coeficiente de dilatação, se o par metálico submetido a uma temperatura elevada, um dos metais irá se dilatar mais que o outro, por estarem unidos fortemente, o metal de menor coeficiente de dilatação provoca o encurvamento do conjunto para o seu lado, afastando o conjunto de um determinado ponto. Causando assim o desarme do mesmo.

rele_termico

 

Partida Direta de Motor Elétrico Trifásico – comandos elétricos

A tradicional partida direta de motores elétricos trifásicos pode ser considerada como recurso ideal quando deseja-se usufruir do desempenho máximo nominais de um motor elétrico trifásico, como por exemplo o torque de partida (uma das principais características do motor elétrico). No entanto, este sistema de partida é recomendado para motores que possuam no máximo 7,5/10cv de potência.

A partida direta implica diretamente no desempenho do motor e principalmente na infraestrutura da rede de alimentação onde esta máquina elétrica é instalada, dependendo da aplicação é mais viável utilizarmos uma partida indireta (Leia nosso artigo sobre partidas indiretas, clique aqui) , podemos observar abaixo as principais características deste sistema de partida:

Características da Partida Direta de Motores Elétricos Trifásicos
Prós Contra
Conjugado Nominal na Partida Corrente de Partida pode chegar a 8 vezes a nominal
  Dispositivos de acionamentos mais robustos
  Custo elevado de mantenimento

Diagrama de Potência

Como podemos observar, o diagrama de potência da partida direta expressa o motor elétrico como sendo a carga que será acionada e o acionamento é realizado através do componente contator.

partida direta

Funcionamento do diagrama de potência

A finalidade deste diagrama de potência de uma partida direta é acionar o motor elétrico trifásico disponibilizando a ele 100% da tensão de alimentação fornecida pelo sistema trifásico de alimentação. Para isto se faz necessário que seja acionado o contator K1 para que este disponibilize a alimentação ao motor elétrico trifásico, no entanto é importante observar que os fusíveis devem estar íntegros permitindo a circulação da corrente e o relé térmico também deverá estar em seu estado normal de trabalho (não acionado). Sendo assim teremos o seguinte diagrama de comando:

Diagrama de Comando

O diagrama de comando desta partida direta representa a lógica de contatos que será responsável por acionar os componentes que serão responsáveis por comandar as cargas presentes no diagrama de potência (neste caso o motor elétrico trifásico).

partida direta

Funcionamento do diagrama de Comando

Estando os contatos NF do relé térmico (F7), botão de emergência e do botão desliga em condição de normal, ou seja, fechados, pressionando o botão Liga teremos a alimentação da bobina do contator K1 que por sua vez irá fechar seus contatos de potência acionando o motor elétrico trifásico e ira realizar o também o fechamento de seus contatos auxiliares, neste caso o contato de selo que tem o objetivo de manter a bobina do contator alimentada. Somente será realizada a desenergização da bobina caso seja pressionado o botão de emergência, o botão desliga ou o contato auxiliar do relé térmico seja acionado (esta ultima hipótese somente ocorrerá quando houver uma falha no motor em função de sobrecarga).

Dimensionamento de Partida direta de Motores Trifásicos

É muito provável que você conheça ou já escutou alguém falar sobre a Partida Direta de Motores Trifásicos, bom a este sistema de partida, como vimos anteriormente (acesse aqui o post da partida direta), se aplica à motores que possuam potência igual ou inferior a 10cv. Quando a partida direta é escolhida como chave de partida a ser utilizada, devemos atentarmos nos dispositivos de acionamentos que serão empregados, como por exemplo o contator, relé térmico e etc. Caso contrário poderemos ter a redução da vida útil destes componentes. Algumas “regras” deverão ser obedecidas para a escolha destes componentes no dimensionamento partida direta.

Trataremos a seguir das principais características técnicas para podermos dimensionar uma partida de motor elétrico trifásico.

O Motor

O motor a ser considerado neste artigo será um motor tipo gaiola de esquilo e poderá receber qualquer nível de tensão elétrica, podendo portanto estar com seus terminais proporcionando um fechamento em estrela ou triângulo (isso não implica no dimensionamento) relembre abaixo os fechamentos estrela e triângulo:

Fechamento triângulo

fechamento_triangulo

[one_half_last]

Fechamento Estrela

fechamento_estrela

[/one_half_last]

Dimensionamento partida direta

Para tornar nosso aprendizado mais pático, iremos partir do pressuposto que possuímos um motor elétrico trifásico com as seguintes características:

Motor elétrico trifásico de 30cv de potência, 4 polos e será energizado a uma rede de alimentação trifásica de 380Vac/60Hz. A corrente nominal informada pelo fabricante é de 44A e possui como fator de corrente de partida: Ip/In=8,0. Este trabalha em regime normal de manobra com rotor gaiola de esquilo e desligamento em regime, por fim, possui tempo de partida de 5 segundos.

[one_half_last]

motor elétrico trifásico

[/one_half_last] [alert type="blue"]OBS: A Categoria de emprego dos componentes será AC3, pois trata-se de aplicação de motor elétrico trifásico de indução e a interrupção se efetua com o motor em regime[/alert]

Composição do circuito de potência:

dimensionamento partida direta

Roteiro de cálculos

Dimensionamento do contator K1

Considerando que o contator, neste tipo de acionamento, conduzirá 100% da corrente do motor, temos que a corrente do contator deverá ser igual ou superior a corrente nominal do motor elétrico trifásico, veja a seguir:

Formula

  • Ie = Corrente nominal de emprego (Do contator)
  • In = Corrente nominal de trabalho do motor
  • 1,15 = fator de segurança que determina um acréscimo de 15% do valor da corrente de trabalho do contator

 Logo teremos para nosso exemplo:

A corrente elétrica  a ser considerada ao contator K1, chamda de corrente de emprego será de 50,6A como podemos observar no cálculo acima

Escolha do componente

Consultando o catálogo do fabricante do contator escolhido, determinaremos qual o modelo que atende a necessidade, veja que neste caso utilizaremos como referência o catálogo do fabricante WEG, sendo assim teremos o seguinte contator:

O contator escolhido foi o CWM65 que, utilizado na classe AC3 conforme necessidade do exercício proposto, pode ser aplicado para potências nominais de até 40cv conforme o item “B” acima (nossa necessidade é de 30cv). Este mesmo contator é aplicado a uma corrente de emprego máxima de 65A conforme o item “A” na figura anterior, nosso cálculo determinou uma corrente mínima de emprego de 50,6A.

 Consulte estes valores no catálogo

Aproveite para interagir com o catálogo eletrônica e assim se habituar com esta prática de consulta, clique na imagem abaixo e acesse para consulta e também o download:

Acesse a página 3

Catalogo Contatores WEG

Dimensionamento do relé térmico

O relé térmico tem a função de proteger a integridade do motor elétrico, desta forma, este deverá possuir em sua faixa de ajuste, a mesma corrente nominal do motor e também deverá ser compatível ao contator escolhido, pois caso contrário não será possível realizar sua montagem ao contator. Veja na ilustração abaixo o relé térmico escolhido…

Observe que o modelo de relé térmico escolhido é o RW67-2D (B) que, por sua vez, é compatível com o contator selecionado anteriormente (A). A corrente nominal do motor fornecida pelo fabricante é de 44A conforme mencionado no início do exercício, portanto, além de determinarmos o modelo do relé utilizado, devemos encontrar uma faixa de ajuste compatível a corrente nominal. Já que In=44A escolhemos a faixa de ajuste de 40 a 57 (C).

Consulte estes valores no catálogo

Acesse a página 5

Relé Térmico WEG

Dimensionamento de Fusíveis

Próximo de finalizarmos este artigo, iremos agora para o ultimo passo de nosso dimensionamento de partida direta. Serão necessário três situações para determinarmos os fusíveis de proteção, são eles:Antes de determinarmos o fusível devemos submeter o fusível escolhido em três situações distintas que implicará na proteção do circuito como um todo.

1ª Situação

Antes de mais nada temos que reconhecer que, neste caso, o fusível terá como função, garantir a proteção do circuito de acionamento do motor e não a proteção do motor propriamente dita.

Quando tratamos de proteção do motor através de fusível devemos nos atentar que, no momento da partida, o motor possui a corrente de partida elevada, podendo chegar a 8 vezes a corrente nominal, sendo assim teremos que utilizar os fusíveis de acionamento retardado para que estes não sejam acionados no momento da partida do motor.Em nosso exemplo o motor executa sua partida em 5 segundos, tempo este em que a corrente de partida terá seu valor acima da nominal, então determinaremos a corrente do fusível baseado nestas características bem como a corrente de partida do motor elétrico trifásico.

Determinando a corrente de partida do motor

Formula

  • Ip = Corrente de Partida
  • Ip/In = Fator multiplicativo que determina Ip
  • In = Corrente Nominal

 Logo teremos para nosso exemplo:

A corrente elétrica  no momento da partida do motor será de 352A aproximadamente.

Conhecendo a corrente de partida e o tempo que o motor leva para chegar em seu valor nominal de rotação podemos determinar o valor de fusível a ser aplicado. veja na ilustração abaixo estas informações aplicadas ao gráfico do fabricante do fusível:

Observe que o fusível escolhido foi o de 63A Retardado

selecao_fusivel_DZ

2ª Situação

A corrente do fusível dever ter valor superior a 20% da corrente nominal do motor elétrico a qual será aplicado. Logo, teremos a seguinte fórmula:

Formula

  • Ip = Corrente de Partida
  • Ip/In = Fator multiplicativo que determina Ip
  • In = Corrente Nominal

 Logo teremos para nosso exemplo:

A corrente elétrica que representa a corrente nominal do motor acrescida de 20% é 52,8A aproximadamente

Portanto teremos o seguinte valor de corrente:

A corrente calculada de 52,8A é inferior a corrente determinada na 1° situação, portanto o fusível escolhido de 63A através do gráfico atende a necessidade desta segunda situação de escolha do fusível.

3ª Situação

Nesta terceira e ultima situação observaremos se o fusível irá proteger os dispositivos de acionamento do motor (contator e relé térmico), para isso devemos garantir que a corrente do contato, bem como a do relé térmico seja superior a do fusível escolhido. veja:

IF MÁXIMA DO CONTATOR = 125A

IF RELÉ TÉRMICO = 100A

 

Conclusão:

Tendo em vista que se faz necessário, para a seletividade dos fusíveis, o atendimento dos três requisitos (situação 1, 2 e 3) podemos afirmar que o fusível escolhido de 63A atende perfeitamente as necessidades que o circuito de partida direta exige em sua proteção.

Link:

Um link interessante para o dimensionamento de sistemas de partidas de motores:\

Instruções:

  1. Selecione a opção “Partida Direta Convencional”
  2. Selecione a potência do motor elétrico trifásico
  3. Selecione a Tensão de alimentação
  4. Colete os dados fornecidos em relação ao dimensionamento

Clique na imagem abaixo para acessar:

site_weg

 

O que é partida indireta em comandos elétricos?

Como sabemos, o grande problema em aplicar a partida direta em motores trifásico é o elevado valor de corrente que este pode proporcionar no instante da partida em função de ter que vencer a inércia para sair do repouso. A partidas indireta de motores trifásicos é basicamente, o método utilizado para realizamos a redução desta “corrente de partida” que Interferem diretamente no dimensionamento de dispositivos elétricos e condutores responsáveis pela partida do motor elétrico trifásico. 

Porque se aplica?

Um dos grandes malefícios da partida direta é o alto valor da corrente elétrica no ato da partida (ignição) do motor elétrico que gera, entre outras coisas, uma necessidade de componentes e cabos robustos na instalação, gerando assim um alto custo de implantação bem como o custo excessivo no consumo de energia elétrica no dia a dia. Então para que se possa reduzir este custo é necessário diminuir o nível desta corrente.

Como é feito?

Existem várias formas de realizar uma partida indireta e com isto conquistar a redução da corrente de partida de um motor elétrico trifásico, vejamos abaixo as principais:

Motor WMagnet

partida indiretaExistem também soluções de motores mais eficientes que prometem reduzir significamente os custos de mantenimento de uma máquina e/ou processo, um exemplo típico destes motores é o Motor WMagnet da Weg que você pode conferir neste artigo que publicamos aqui na Sala da Elétrica, Clique Aqui para saber mais.

 

 

 

Partida Estrela Triângulo de motor elétrico trifásico – comandos elétricos

Neste artigo trataremos sobre a mais usual das Partidas Indiretas de motor elétrico trifásico a ” Partida Estrela Triângulo “. Como o próprio nome já diz, este sistema realizará uma partida do motor trifásico em um fechamento estrela e após alguns segundos conduz o motor ao fechamento triângulo, vale lembrar que o intuito desta e de qualquer uma das partidas indiretas é reduzir a corrente elétrica no instante da partida (arranque) do motor elétrico trifásico. Atente-se que neste caso o motor a ser utilizado necessitará de possuir em sua caixa de ligação, no mínimo, seis terminais de conexão pois o fechamento das bobinas será realizado com auxilio dos contatores que compõe o sistema da partida estrela triângulo.

Atenção

Antes de iniciarmos, vale lembrar que todo esforço em reduzir a corrente de partida produz um “sintoma” de diminuição do torque no motor, logo, por mais que aparente ser simples, a partida estrela triângulo deve ser aplicada corretamente em casos já previamente estudado para que não ocorra prolemas no start-up do projeto.

motor_arte

Características

caixa de ligação

Como toda e qualquer partida indireta, a Partida Estrela Triângulo proporciona a redução da corrente elétrica do motor elétrico trifásico fazendo uso da estrutura física dos enrolamentos (Bobinas) do motor, ou seja, realiza a partida em dois estágios, para isto o motor deve possuir no mínimo seis terminais em sua caixa de ligação, isto significa que este motor possibilitará seu fechamento para receber até dois níveis de tensão (Normalmente 220V e 380V).

Condição de alimentação elétrica

Sendo assim, o motor que utilizaremos dependerá da possibilidade de receber, no mínimo, dois tipos de fechamento de suas bobinas, o fechamento em estrela ou triângulo. Desta forma, observe nas ilustrações a seguir o esquema elétrico que representa estes dois fechamentos em um motor de seis terminais, logo, três conjuntos de bobinas:

Fechamento Triângulo Fechamento Estrela
fechamento_triangulo_miniatura fechamento_estrela
O Fechamento Triângulo tem por definição permitir com que o motor receba o menor nível de tensão de alimentação para qual foi projetado, por exemplo em um motor com tensão de alimentação 220/380V o fechamento triângulo permitirá a inserção da tensão 220V O Fechamento Estrela tem por definição permitir com que o motor receba o maior nível de tensão de alimentação para qual foi projetado, por exemplo em um motor com tensão de alimentação 220/380V o fechamento triângulo permitirá a inserção da tensão 380V.

Funcionamento

Não existe mágica, para alcançar o objetivo principal (redução da corrente elétrica) existem somente duas possibilidades, a redução da tensão elétrica ou a redução da resistência elétrica da estrutura física dos enrolamentos do motor (esta ultima é impossível para o motor do tipo gaiola de esquilo). Sendo assim, para reduzir a corrente de partida, a partida estrela triângulo faz o seguinte:

Conceito:

1° Estágio…

Inicialmente o motor recebe a alimentação de 220V da rede de alimentação em seus terminais que neste momento está na configuração fechamento estrela proporcionado através do acionamento dos contatores K1 e K3 conforme a ilustração abaixo:

estrela-triangulo

Como dito anteriormente, a tensão inserida no motor neste instante é de 220V, no entanto sabemos que este fechamento existe para que seja possível a inserção do nível de tensão de 380V, assim, a tensão elétrica é dividida internamente em suas bobinas resultando em uma tensão de 127V (e deveria, teoricamente, ser de 220V). Ocorre então a redução da tensão elétrica no momento da partida do motor reduzindo posteriormente a corrente elétrica de partida (Ip).

Importante

Com a diminuição da tensão e respectivamente a redução da corrente de partida teremos inevitavelmente a redução do torque do motor. Podemos afirmar que a corrente de partida será reduzida para 1/3 da corrente nominal, logo, se a corrente de partida do motor for de 100A, com esta opção de partida em estrela triângulo teremos uma corrente de 33A e respectivamente a redução de torque é na mesma proporção, ou seja, diminui para 1/3 do torque nominal.

2° Estágio…

O motor não pode permanecer longos períodos funcionando com tensão reduzida e fechado em estrela, por isto, após alguns segundos (estabelecido pelo fabricante do motor) a partida deve assumir o fechamento triângulo permitindo ao motor elétrico que receba tensão elétrica nominal de 220V em cada uma de suas bobinas. Portanto, na partida estrela triângulo, após a partida do motor, teremos o fechamento triângulo sendo executado pelos contatores K1 e K2,  observe a ilustração:

fechamento-triangulo

 

Com isto temos a partida de motor elétrico trifásico através da Partida Indireta Estrela Triângulo.

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Dimensionamento de partida Estrela Triângulo – comandos elétricos

Se você é um profissional ou estudante da área de eletricidade já ouviu falar em partida estrela triângulo que é um dos  modelo de partida indireta mais utilizados no emprego de motores elétricos trifásicos. Bastante solicitado também em testes para eletricista, há quem diga que um bom eletricista é obrigado a conhecer muito bem a partida estrela triângulo. Conheça um pouco mais da partida estrela-triângulo neste artigo que publicamos a algum tempo atras | Clique aqui para acessar a matéria.

Neste artigo iremos abordar as técnicas empregadas para realizar o dimensionamento do sistema de partida Estrela Triângulo de maneira que seja consideradas todas as características técnicas e nominais dos componentes a serem empregados neste sistema.

Funcionamento da partida estrela triângulo

Antes de iniciarmos com o dimensionamento temos que entender como se dá o funcionamento deste sistema de partida que é ainda hoje bastante encontrada nas indústrias no acionamento de diversos tipos de cargas, principalmente compressores de ar. Observe o vídeo abaixo pra relembrar o funcionamento da partida Estrela Triângulo:

Introdução

Após entendermos o funcionamento da partida estrela triângulo, vamos aprender seu dimensionamento. Diferente da partida direta, a partida estrela triângulo será dimensionada tomando como referência as características individuais de cada componente do circuito separadamente, uma vez que a corrente que circula em cada componente do circuito é diferente uma da outra.

Dimensionamentos dos contatores K1 e K2

Para melhor exemplificarmos nosso conteúdo abordado neste artigo, atribuiremos aos cálculos realizados o exemplo do dimensionamento da partida estrela triângulo de um motor elétrico trifásico com os seguintes dados:

estrela triângulo - motor elétrico

[alert type="red"]Consideraremos que este motor trabalha em regime normal de manobra com rotor gaiola de esquilo e desligamento em regime, por fim, possui tempo de partida de 5 segundos.[/alert] 

estrela triângulo - K1_e_K2

[one_half_last]

O primeiro passo é realizar o dimensionamento dos contatores K1 e K2 que serão idênticos, pois a corrente por eles conduzida será de mesma intensidade, lembrando que estes dois trabalharão juntos no segundo estágio do sistema de partida estrela triângulo, quando o sistema assumir o fechamento triângulo. Para começarmos o dimensionamento destes contatores iremos determinar a corrente do fechamento em triângulo, ou melhor, a  “Corrente de Fase” que representa a corrente que circula em cada uma das bobinas do motor elétrico trifásico.

[/one_half_last]

Dimensionamento dos contatores K1 e K2

Para realizarmos o dimensionamento dos contatores K1 e K2 deveremos compreender que a corrente elétrica que circulará pelos contatos principais (contatos de potência) será de fundamental importância para definirmos o tipo e modelo de contator que será utilizado. Tendo em vista que, nos casos dos contatores K1 e K2 a corrente que irá percorrer seus contatos será a corrente de fase, então podemos começar deduzindo a corrente de linha deste nosso sistema de partida, sendo assim temos:

[alert type="yellow"]A corrente de linha, ou seja, a corrente disponível na fonte de alimentação será exatamente o valor nominal do motor elétrico, ou seja 20,2A[/alert]
[one_half_last]

estrela triângulo - corrente_de_linha

[/one_half_last]

Portanto teremos a corrente de linha igual a corrente nominal do motor elétrico escolhido

estrela triângulo - corrente_de_linha_resolucao

Corrente de Fase…

Observando a corrente que circulará nos contatores K1 e K2 podemos notar que não é a mesma corrente nominal do motor em função da divisão ocasionada nos nós acima de K1 – Trata-se da “Corrente de Fase”. Devemos, portanto, determinar a corrente fase que representa a corrente que circula nos contatores K1 e K2 no segundo estágio da partida estrela triângulo, veja a imagem ao lado.

estrela triângulo - corrente_de_fase

Dimensionamento de K1 e K2 com base na corrente de fase

Neste momento iremos determinar a corrente de emprego dos contatores K1 e K2 para que possamos escolher o melhor componente para a nossa aplicação (partida estrela triângulo), sendo que a corrente de emprego deverá ser 15% superior a corrente nominal sendo assim teremos a seguinte fórmula:

estrela triângulo - calculo_Ie_contator

Obtemos o seguinte valor de corrente de emprego (Ie) do contator:

estrela triângulo - calculo_Ie_contator_2

Conhecendo a corrente de emprego podemos definir o contator a ser utilizado, observe que as características oferecidas no exemplo definem a aplicação do motor em  regime normal de manobra com rotor gaiola de esquilo e desligamento em regime, portanto o contator a ser utilizado será da Classe AC3 como vemos na ilustração abaixo.

estrela triângulo - dimensionamento_contator_k1_e_k2

O contator escolhido foi o CWM25 que, utilizado na classe AC3 conforme necessidade do exercício proposto, pode ser aplicado para potências nominais de até 8,7cv conforme o item “B” acima (nossa necessidade é de 7,5cv). Este mesmo contator é aplicado a uma corrente de emprego máxima de 25A conforme o item “A” na figura anterior, nosso cálculo determinou uma corrente mínima de emprego de 50,6A. O item “C” será utilizado no dimensionamento dos fusíveis logo a seguir.

Dimensionamento do Relé de Sobrecarga (Relé Térmico)

estrela triângulo - dimensionamento_YD_rele_termico

[one_half_last]

Observe que no sistema de partida estrela triângulo, a corrente que circula no Relé térmico NÃO será a corrente nominal do circuito, analisando o diagrama é possível notar que esta corrente é a corrente de fase do circuito quando fechado em triângulo, portanto ao dimensionar este dispositivo devemos considerar esta corrente parcial, senão teremos um relé térmico super dimensionado e sem função alguma no circuito.Lembre-se que a corrente de fase, na verdade, representa a corrente elétrica que circula através de cada uma das bobinas do motor elétrico trifásico. Basta observar a imagem ao lado para notar que a corrente elétrica que circulará pelo relé térmico é, na verdade, uma parcela da corrente nominal (total) já que esta está sendo dividida nos nós existentes sobre o contator K1.

[/one_half_last]

Sabendo disto podemos deduzir que a corrente deste dispositivo será determinada da seguinte maneira:

estrela triângulo - formula_dimensionamento_YD_rele

Sendo assim teremos uma necessidade de um relé térmico que suporte uma corrente de aproximadamente 11,6A como podemos observar abaixo…

estrela triângulo - calc_If7_2

Conhecendo os relés térmicos podemos afirmar que a escolha deste dispositivo, na grande maioria das vezes está diretamente relacionada ao contator selecionado, por isso, em nosso dimensionamento foi determinado o relé de sobrecarga de modelo RW27 com faixa de ajuste entre 11 e 17 A. Veja abaixo:

estrela triângulo - relé_F7

O contator K3 na partida estrela triângulo, somente será utilizado pelo sistema no momento da partida do motor, ou seja, no momento em que o circuito assumir o fechamento estrela, sendo assim, a corrente que circulará neste trecho do circuito será de 33% a corrente nominal (Leia este artigo para entender).

Então o cálculo da corrente de K3 fica assim:

estrela triângulo - formula_k3

Isto resultará em uma necessidade de um contator que suporte uma corrente de emprego de aproximadamente 7,6A como vemos abaixo:

estrela triângulo - calc_IK3

Em nossa escolha determinamos que o melhor contator será o CWC09:

estrela triângulo - sel_K3

 Dimensionamento de fusíveis de proteção

estrela triângulo - fusiveis_YD
[one_half_last]

Os fusíveis no sistema de partida dos motores têm a função de proteger o circuito como um todo, isto inclui os cabos, contatores e é claro, o relé térmico. Neste caso, o dimensionamento passa por um análise de três condições, sendo que é necessário que se atenda o pior caso.

[/one_half_last]                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Veja a seguir as três situações a serem consideradas

1º Caso

Inicialmente comprovaremos que a corrente do fusível deverá possui como corrente nominal, no mínimo, 20% a mais que a corrente nominal do motor elétrico do nosso exemplo, então teremos:

estrela triângulo - YD_fusivel_caso1

2º Caso

Neste momento iremos verificar se o fusível realizará a proteção dos contatores K1 e K2:

estrela triângulo - YD_fusivel_caso_2

3º Caso

Da mesma maneira que realizamos no segundo caso, faremos agora a comparação para sabermos a situação da proteção do relé térmico:

estrela triângulo - YD_fusivel_caso3

Fusível escolhido: Diazed 25A

Conclusão: Com a análise realizada podemos considerar um fusível de 25A que atende as três situações anteriores, ou seja, 25 A é superior a 20% da In, maior que Ifmax de K1/K2 e maior também que Ifmax de F7, por sua vez, é capaz de proteger os componentes da partida estrela triângulo e suporta a corrente nominal do motor elétrico trifásico.