Se você é um profissional ou estudante da área de eletricidade, com certeza já ouviu falar em partida estrela triângulo, essa é um dos modelos de partida indireta mais utilizados na aplicação de motores.
Comumente usado em testes para eletricistas, há quem diga que um bom eletricista é obrigado a conhecer muito bem a partida estrela triângulo.
Neste artigo, trataremos sobre o dimensionamento da partida estrela triângulo, abordando técnicas empregadas para realizar o dimensionamento do sistema de partida Estrela Triângulo, considerando todas as características técnicas e nominais dos componentes a serem empregados neste sistema.
Funcionamento da partida estrela triângulo
Antes de iniciarmos o dimensionamento é interessante que você tenha conhecimentos sobreo funcionamento da partida estrela triangulo.
Como é sabido, esse sistema é muito utilizado nas indústrias para acionamento de diversos tipos de cargas, e também, muito conhecido entre os eletricistas.
Para saber um pouco mais, para entender melhor sobre o funcionamento da partida estrela triângulo assista ao vídeo abaixo:
Dimensionamento partida estrela triângulo
Bom para dimensionar corretamente a partida estrela triângulo, é necessário realizar alguns cálculos, algumas análises.
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.
Contatores K1 e K2
Para melhor exemplificarmos nosso conteúdo, iremos adotar o exemplo do dimensionamento da partida estrela triângulo de um motor elétrico trifásico com os seguintes dados:
- Motor: 7,5CV
- Corrente nominal: IN = 20,2A
- Fator de serviço: 1,15
- Corrente de pico/corrente nominal: Ip/IN = 6,3
- Tp = 5s
“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.”
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.
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:
IL = IN
Onde: IL – Corrente de linha em A
IN – Corrente nominal em A
“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”
Portanto teremos a corrente de linha igual a corrente nominal do motor elétrico escolhido:
IL = IN
IL = 20,2A
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 de fase que representa a corrente que circula nos contatores K1 e K2 no segundo estágio da partida estrela triângulo, veja a imagem abaixo:
I Δ = IL / √3
Onde: IL=Corrente de linha
I Δ = Corrente de Fase
1L / √3 = 0,58
Teremos então:
I Δ = 20,2 * 0,58
I Δ = 11,716 A
Determinando K1 e K2
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:
K1 = K2
Ie ≥ (IN / √3) * 1,15
Onde: Ie = Corrente nominal de emprego (o contator)
IN= I Δ
1,15 = Acréscimo de 15%
Então temos:
Ie ≥ (11,716) * 1,15
Ie ≥ 13,47A
Conhecendo a corrente de emprego (Ie ), 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.
O contator escolhido foi o CWM25, que utilizado na classe AC3, conforme necessidade do exercício proposto, pode ser aplicado para potências nominais de até 7,5CV, conforme o item “B” acima (nossa necessidade é de 7,5CV).
Este mesmo contator é aplicado a uma corrente de emprego máxima de 22A, conforme o item “A” na figura anterior, nosso cálculo determinou uma corrente mínima de emprego de 13,47A.
O item “C” será utilizado no dimensionamento dos fusíveis logo a seguir.
Dimensionamento do Relé de Sobrecarga
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 superdimensionado 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 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.
Sabendo disto podemos deduzir que a corrente deste dispositivo será determinada da seguinte maneira:
IF7 = IN / √3
Onde:
IF7 = Corrente nominal do relé térmico
IN = Corrente nominal
Sendo assim teremos uma necessidade de um relé térmico que suporte uma corrente de aproximadamente 11,6A como podemos observar abaixo:
IF7 = 20,2/ 3 ⇒ IF7 = 11,66A
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:
Determinando K3
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.
Então o cálculo da corrente de K3 fica assim:
Ie ≥ (0,33 * In) * 1,15
Onde:
Ie – Corrente nominal de emprego do K3
0,33 – 33% da corrente nominal
1,15 – Acréscimo de 15%
Isto resultará em uma necessidade de um contator que suporte uma corrente de emprego de aproximadamente 7,6A como vemos abaixo:
IK3 ⇒ Ie ⇒ (0,33 * 20,2) * 1.15
Ie ⇒ (6,66) * 1,15
Ie ≥ 7,6A
Em nossa escolha determinamos que o melhor contator será o CWC 025:
Dimensionamento de fusíveis de proteção
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 uma análise de três condições, sendo que é necessário que se atenda o pior caso.
1º caso: Dimensionamento do fusível com base na corrente de partida do motor.
Ip = IN * Ip / IN Ip = 20,2* 6,3
Ip = 127,26A
Traçando os dados de Ip = 127,26A e Tp = 5s chegamos a mais próximo à curva de If = 35A.
2º caso: 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:
If ≥ IN * 1,2 ≥ If = 20,2 * 1,2
If ≥ 24,2A
Onde:
If – corrente nominal do fusível
IN – corrente nominal
3º caso: Neste momento iremos verificar se o fusível realizará a proteção dos contatores K1 e K2:
If ≤ Ifmáx k1 e k2 * 1,2
If ≤ 50A
Da mesma maneira que realizamos no segundo caso, faremos agora a comparação para sabermos a situação da proteção do relé térmico:
If ≤ Ifmáx F7
If ≤ 40A
A escolha do fusível ideal:
“Com a análise realizada podemos considerar um fusível de 35A que atende as três situações anteriores, ou seja, 35 A é superior a 20% da In, maior que Ifmáx k1 e k2 e maior também que , por sua vez, é capaz de proteger os componentes da partida estrela triângulo e suporta a corrente nominal do motor elétrico trifásico.”
Conclusão
É evidente para todos nós que não necessariamente esta partida estará presente em todos os ambientes onde atuamos, no entanto, considero que é o sistema de partida de motores de indução trifásico mais importante e que precisa estar no “Know how” de todo profissional da área.
Conhecer simplesmente a partida de motor não é suficiente, você vai precisar “ser um iniciante qualificado”.
Quando digo Iniciante Qualificado não estou me referindo somente aos novos profissionais e sim a todos os profissionais que possuem a necessidade de dominar Comandos Elétricos.
“Esteja preparado para todas as situações, seja o melhor no que você faz e invista sempre em você mesmo”.
Por esta razão, não deixe de conhecer mais sobre o nosso curso de Comandos elétricos, onde abordamos os principais assuntos e tendências sobre comandos elétricos, além de aulas práticas.
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Para saber um pouco mais sobre as curvas de disjuntores assista ao vídeo abaixo, onde você vai encontrar informações mais detalhadas sobre este componente.