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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS PATO BRANCO

ENGENHARIA ELÉTRICA

ACIONAMENTOS ELÉTRICOS

RELATÓRIO APS3:

DIMENSIONAMENTO DE SOFT-STARTER E INVERSOR DE FREQUÊNCIA

E

DESENHO DE PAINEL ELÉTRICO

Acadêmico:

SIDNEI PEREIRA

Professor:

ANGELO ALFREDO HAFNER

PATO BRANCO - PR NOVEMBRO DE 2011

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Motor elétrico WEG, linha W22 Premium ................................................................. 5 Figura 2: Diagrama de força e comando para partida direta. ................................................. 6 Figura 3: Curva de especificação de fusíveis tipo NH da WEG. ............................................. 7 Figura 4: Imagem do contator CWM25 e contato auxiliar tipo NA. ........................................ 8 Figura 5: Imagem do rele térmico RW27. .................................................................................. 9 Figura 6: Imagem da botoeira especificada. ............................................................................ 9 Figura 7: Desenho do painel elétrico para partida direta. ..................................................... 10 Figura 8: Diagrama de força e comando da partida estrela-triângulo. ................................ 12 Figura 9: Curva de especificação para fusíveis tipo NH da WEG ........................................ 13 Figura 10: Imagem do contator WEG CWM18 e bloco de contato auxiliar. ........................ 15 Figura 11: Imagem do contator WEG CWM09 e bloco de contato auxiliar. ........................ 16 Figura 12: Imagem do rele térmico WEG RW27. .................................................................... 16 Figura 13: Imagem do rele temporizador para partida estrela-triângulo RTW. .................. 17 Figura 14: Imagem da Botoeiras NA e NF especificada. ....................................................... 17 Figura 15: Desenho do painel elétrico para partida estrela-triângulo. ................................ 18 Figura 16: Diagrama de força e comando da partida com soft-starter. ............................... 20 Figura 17: Soft-starter WEG SSW03 especificada. ................................................................ 22 Figura 18: Tabela de fusíveis recomendados para Soft-starter WEG SSW03. ................... 23 Figura 19: Fusíveil tipo NH ultra-rápido especificado. .......................................................... 23 Figura 20: Tabela de escolha de fusíveis tipo NH retardado da WEG. ................................ 24 Figura 21: Imagem do rele térmico WEG RW27 e RW117. .................................................... 25 Figura 22: Imagem do rele temporizador de retardo na energização RTW. ........................ 25 Figura 23: Imagem da Botoeiras NA e NF especificada. ....................................................... 26 Figura 24: Desenho do painel elétrico para partida com soft-starter. ................................. 26 Figura 25: Diagrama de força e comando do acionamento por inversor de frequência. .. 28 Figura 26: Tabela de características dos inversores de frequência WEG. ......................... 29 Figura 27: Inversor CFW 09 especificado da WEG ................................................................ 29 Figura 28: Tabela de definição de fusíveis para o inversor CFW 09 WEG. ......................... 30 Figura 29: Fusivel tipo NH para o inversor CFW 09 WEG. .................................................... 30 Figura 30: Imagem da Botoeiras S1 e S2 especificadas. ...................................................... 31 Figura 31: Desenho do painel elétrico para acionamento com inversor de frequência. ... 31

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 4 2. PARTIDA DIRETA ......................................................................................... 6

2.1 DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO ................................................ 6 2.2 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES ........................................ 7

2.2.1 Fusíveis F ........................................................................................ 7 2.2.2 Contator K1 ..................................................................................... 8 2.2.3 Rele térmico de sobrecarga RT ..................................................... 9 2.2.4 Botoeiras S1 e S2 ............................................................................ 9

2.3 DESENHO DO PAINEL DE COMANDO E PROTEÇÃO....................... 10 3. PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO ............................................................. 11

3.1 DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO .............................................. 11

3.2 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES ...................................... 12 3.2.1 Fusíveis F ...................................................................................... 13 3.2.2 Contator K1 e K2 (conectados dentro da ligação Δ).................. 14 3.2.3 Contator K3 (fechamento em Y) .................................................. 15

3.2.4 Rele térmico de sobrecarga RT ................................................... 16 3.2.5 Temporizador T ............................................................................. 17 3.2.6 Botoeiras S1 e S2 .......................................................................... 17

3.3 DESENHO DO PAINEL DE COMANDO E PROTEÇÃO....................... 18 4. PARTIDA COM SOFT-STARTER ............................................................... 19

4.1 DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO .............................................. 19 4.2 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES ...................................... 21

4.2.1 Soft-Starter .................................................................................... 21 4.2.2 Fusíveis F1 .................................................................................... 23

4.2.3 Fusíveis F2 e F3 ............................................................................ 23 4.2.4 Contator Ks1, Km1, Ks2 e Km2 ................................................... 24 4.2.5 Rele térmico de sobrecarga RT1 e RT2....................................... 24

4.2.6 Temporizador T1 e T2 ................................................................... 25 4.2.7 Botoeiras S1, S2, S3 e S4 ............................................................. 25

4.3 DESENHO DO PAINEL DE COMANDO E PROTEÇÃO....................... 26 5. PARTIDA COM INVERSOR DE FREQUENCIA .......................................... 27

5.1 DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO .............................................. 28 5.2 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES ...................................... 29

5.2.1 Inversor de Frequência................................................................. 29 5.2.2 Fusiveis F ...................................................................................... 30 5.2.3 Botoeiras S1 e S2 .......................................................................... 31

5.3 DESENHO DO PAINEL DE COMANDO E PROTEÇÃO....................... 31 6. REFERÊNCIAS ........................................................................................... 32

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1. INTRODUÇÃO

Quando um motor é ligado, a corrente elétrica exigida por ele, da

rede, é muito superior a sua corrente nominal. Essa corrente só retorna para o

seu valor nominal quando o mesmo atinge a velocidade nominal, pois a

corrente é diretamente proporcional ao escorregamento.

Isto pode provocar queda de tensão e afetar o funcionamento de

outras cargas. As vezes, esta queda de tensão chega a ser perceptível nos

aparelhos de iluminação. Para evitar estes inconvenientes, os regulamentos de

instalações de algumas concessionárias proíbem, acima de uma determinada

potência, a utilização de motores com partida direta ou impõem limites a

relação entre a corrente de partida e a corrente nominal (MORAES, 2011).

Como as características dos motores são determinadas pelo

fabricante e não podem ser alteradas, resta para os diversos tipos de partida

fazer variar a tensão nos terminais do estator a fim de reduzir a corrente de

partida. Nos motores com frequência constante, a redução do pico de corrente

é acompanhada automaticamente de uma forte redução do conjugado.

Esta Atividade Prática Supervisionada (APS) se propõem a

projetar e especificar os componentes para partida elétrica motores.

Serão projetados circuitos para partidas do tipo Direta, Estrela-Triângulo,

com Soft-Stater e com Inversor de Frequência. Adicionalmente também

serão desenhados os diagramas dos circuitos de força e de comando

para os diferentes tipos de partidas, bem como um desenho

representativo da disposição física dos componentes para montagem dos

painéis.

Para isto foram retirados alguns dados do catalogo de motores da

WEG, referente a um motor de 15CV que será usado como referencia para os

projetos de partida direta e estrela-triângulo e dados de um motor de 50CV

usado na partida com soft-starter e com inversor de frequência. A Figura 1

mostra um motor WEG da linha W22 Premium a ser acionado e na sequência

os dados para motores desta linha com potencia de 15CV e de 50CV.

5

Para o desenho dos diagramas de força e comando será utilizado o

software CADe_SIMU versão 1.0 e para o desenho dos painéis o Bentley

MicroStation V8i.

Figura 1: Motor elétrico WEG, linha W22 Premium Fonte: (WEG S.A., 2011)

Características do motor M1:

Potência:15 CV

Pólos: 4

Frequência: 60 Hz

Conjugado: 59,74 Nm

Tensão: 220 V / 380 V

Carcaça: 132M/L

RPM: 1760

In: 37,6 A / 21,8 A

Rendimento (a 100% de carga): 92,4

F.P. (a 100% de carga): 0,83

Isolamento: F

Ip / In: 8,3

Tempo máximo com rotor bloqueado: 8s

Características do motor M2:

Potência:50 CV

Pólos: 4

Frequência: 60 Hz

Conjugado: 199,1 Nm

Tensão: 220V / 380 V

Carcaça: 200L

RPM: 1775

In: 122 A / 70,39 A

Rendimento (a 100% de carga): 94,6 %

F.P. (a 100% de carga): 0,84

Isolamento: F

Ip / In: 6,4

Tempo máximo com rotor bloqueado: 20s

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2. PARTIDA DIRETA

Este é o modo de partida mais simples, com o estator ligado

diretamente à rede. O motor parte com as suas características originais. A

partida direta consiste em ligar o motor diretamente a rede elétrica, sem o uso

de técnicas para reduzir a corrente de partida. Está técnica é indica apenas

para motores de pequeno porte. (MORAES, 2011)

2.1 DIAGRAMAS DE FORÇA E COMANDO

Segue na Figura 2 o projeto dos diagramas de força e comando,

respectivamente, para acionar o motor de 15 CV com partida direta.

Figura 2: Diagrama de força e comando para partida direta. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software CADe_SIMU versão 1.0.

Lista de materiais:

M: Motor 15CV / 380 V / 4 polos

RT: Rele térmico para proteção contra sobrecarga

K1: Contator trifásico para acionamento do motor

F: fusíveis para proteção contra curto circuito

S1: Botoeira de pulso com contato NA para comando Ligar

S2: Botoeira de pulso com contato NF para comando Desligar

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2.2 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES

Os dispositivos do circuito de força devem ser dimensionados para

suprir a corrente nominal do motor bem como proteger de forma adequada

quanto a possíveis curto-circuitos ou sobrecarga (MORAES, 2011).

2.2.1 Fusíveis F

Com base na corrente nominal do catalogo do motor e a relação

corrente nominal por corrente de partida tem-se, pela Equação (1), que a

corrente na partida é de:

(1)

A partir desta corrente e considerando a duração máxima desta

corrente como 80% do tempo máximo de rotor bloqueado suportado pelo

motor, conforme o catalogo do fabricante.

Tempo máximo de rotor bloqueado de acordo com o catalogo WEG

= 13s (WEG S.A., 2011). Tempo de partida considerado conforme Equação (2):

(2)

Consultando a curva de especificação Tempo x Corrente para

fusíveis tipo NH da WEG, como segue:

Figura 3: Curva de especificação de fusíveis tipo NH da WEG. Fonte: (WEG S.A., 2011)

8

Fusível escolhido: tipo NH de 50A.

Lembrando que as condições da Equação (3) devem ser atendidas:

(3)

Tabela 1: Lista de fusíveis do catalogo do fabricante. Fonte: (WEG S.A., 2011)

2.2.2 Contator K1

O dimensionamento do contator considera inicialmente a corrente

nominal do motor conforme a Equação (4)

(4)

e para ser protegido pelo fusível deve respeitar a relação de

, considerando a corrente para regime AC1 do contator ou o

fusível máximo especificado para o contator no catalogo.

Desta forma o contator WEG adequado é o CWM25.10.24: Contator

tripolar, com um bloco de contato auxiliar tipo NA (BCXMF10) e bobina

alimentada em 24Vcc.

Figura 4: Imagem do contator CWM25 e contato auxiliar tipo NA. Fonte: (WEG S.A., 2011)

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2.2.3 Rele térmico de sobrecarga RT

O rele de sobrecarga adequado para o contator CWM25 e que tenha

a corrente nominal no motor In dentro de sua faixa de ajuste é o: RW27-1D-

U023, mostrado na Figura 5.

Figura 5: Imagem do rele térmico RW27. Fonte: (WEG S.A., 2011)

2.2.4 Botoeiras S1 e S2

As duas botoeiras S1 e S2 podem ser reduzidas a um único

elemento de comando com um contato de pulso NA e outro NF, conforme

mostrado na Figura 6.

Figura 6: Imagem da botoeira especificada. Fonte: (WEG S.A., 2011)

10

2.3 DESENHO DO PAINEL DE COMANDO E PROTEÇÃO

A Figura 7 mostra o desenho com a representação da disposição física dos componentes para montagem do painel elétrico.

Figura 7: Desenho do painel elétrico para partida direta. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software Bentley MicroStation V8i.

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3. PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO

Consiste em partir o motor ligando os enrolamentos em estrela à

tensão da rede, o que é o mesmo que dividir a tensão nominal do motor em

estrela por . A corrente de partida é diminuída de 3 vezes. Uma vez que o

conjugado de partida é proporcional ao quadrado da tensão de alimentação,

este também é reduzido a 1/3 do nominal. A velocidade do motor estabiliza

quando os conjugados motor e resistente se equilibram, geralmente entre 75 e

85% da velocidade nominal. Os enrolamentos são então ligados em triângulo e

o motor recupera as suas características nominais. A passagem da ligação

estrela para a ligação triângulo é controlada por um temporizador. O

fechamento do contator triângulo se dá com um atraso após a abertura do

contator estrela, o que evita um curto-circuito entre fases, uma vez que os dois

contatores não podem ficar fechados simultaneamente. A corrente que

atravessa os enrolamentos é interrompida pela abertura do contator estrela e

volta a se estabelecer quando o contator triângulo fecha (ALVES NETO, 2004).

A partida estrela-triângulo é indicada para as máquinas que partem a

vazio, caso contrário a velocidade nominal não será atingida devido ao torque

ser reduzido na partida.



respectivamente, para acionar o motor de 15 CV com partida estrela-triângulo.

12

Figura 8: Diagrama de força e comando da partida estrela-triângulo. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software CADe_SIMU versão 1.0.

Existe a opção de utilizar dois conjuntos de fusíveis para proteção

em separado dos contatores K1 e K2. Nesta configuração poderiam ser

reduzidos os valores nominais dos contatores e consequentemente obtendo

economia. O catalogo WEG para partida de motores recomenda esta

separação apenas para motores acima de 75CV, para os quais os contatores

passam a ter um preço significativamente mais elevado e a economia passa a

ser mais expressiva (WEG S.A., 2011). Neste trabalho foi optado por utilizar

apenas um conjunto de fusíveis por se tratar de uma partida para motor de

15CV.




quanto a possíveis curto-circuitos ou sobrecargas.

13

3.2.1 Fusíveis F

Com base na corrente nominal do catalogo do motor e a relação

corrente nominal por corrente de partida tem-se que a corrente na partida é

dada pela Equação (5):

(5)

Na partida estrela-triângulo a corrente de partida é reduzida a da

corrente de partida direta. Então pela Equação (6):

(6)

A partir desta corrente e considerando a duração máxima como 80%

do tempo máximo de rotor bloqueado suportado pelo motor, que de acordo

com o catalogo WEG é igual 13s (WEG S.A., 2011), temos o tempo de partida

dado pela Equação (7).

(7)

Consultando a curva de especificação Tempo x Corrente para

fusíveis tipo NH da WEG da Figura 9

Figura 9: Curva de especificação para fusíveis tipo NH da WEG Fonte: (WEG S.A., 2011)

14

Pela Figura 9 o fusível escolhido é 25A

Porém as condições da Equação (8) não foram atendidas.

(8)

Para atender a condição acima é escolhido o próximo fusível do

gráfico, ou seja 35A.

Fusivel escolhido: tipo NH de 35A.

São assim também atendidas as condições da Equação (9) abaixo:

(9)

Tabela 2: Lista de fusíveis do catalogo do fabricante. Fonte: (WEG S.A., 2011)

3.2.2 Contator K1 e K2 (conectados dentro da ligação Δ)


nominal do motor conforme Equação (10).

(10)

Como os contatores K1 e K2 estão conectados dentro da ligação Δ,

a corrente por eles é reduzida por da corrente nominal. Então conforme a

Equação (11):

(11)

15

E para ser protegido pelo fusível deve respeitar a relação de



Desta forma o contator WEG adequado é o CWM18.

K1: CWM18.20.24 Contator tripolar, com um bloco de dois contato

auxiliar tipo NA (BCXML20) e bobina alimentada em 24Vcc.

K2: CWM18.11.24 Contator tripolar, com um bloco de contato

auxiliar tipo 1NA e 1NF (BCXML11) e bobina alimentada em 24Vcc.

Figura 10: Imagem do contator WEG CWM18 e bloco de contato auxiliar. Fonte: (WEG S.A., 2011)

3.2.3 Contator K3 (fechamento em Y)


nominal do motor conforme Equação (12)

(12)

Como o contator K3 é o responsável pelo fechamento da ligação

estrela, a corrente por ele é reduzida por 3 da corrente nominal. Então

conforme a Equação (13) temos:

(13)

16

E para ser protegido pelo fusível deve respeitar a relação de



Desta forma o contator WEG adequado é o CWM9.

K3: CWM09.11.24 Contator tripolar, com um bloco de contato

auxiliar tipo 1NA e 1NF (BCXML11) e bobina alimentada em 24Vcc.

Figura 11: Imagem do contator WEG CWM09 e bloco de contato auxiliar. Fonte: (WEG S.A., 2011)

3.2.4 Rele térmico de sobrecarga RT

O rele de sobrecarga adequado para o contator CWM18 e que tenha

a corrente nominal no contator K1 dentro de sua faixa de ajuste é o: RW27-

1D3-U015

Figura 12: Imagem do rele térmico WEG RW27. Fonte: (WEG S.A., 2011)

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3.2.5 Temporizador T

Consultando o catalogo WEG tem-se o temporizador especifico para

partida estrela-triângulo RTW-ET-02-U010S-E26: Rele temporizador para

partida estrela triangulo, com dois contatos NAF, temporização de 1s a 10s, e

alimentado em 24Vcc. A Figura 13 mostra a imagem deste rele temporizador.

Figura 13: Imagem do rele temporizador para partida estrela-triângulo RTW. Fonte: (WEG S.A., 2011)


As duas botoeiras S1 e S2 podem ser reduzidas a um único

elemento de comando com um contato de pulso NA e outro NF, como mostra a

Figura 14.

Figura 14: Imagem da Botoeiras NA e NF especificada. Fonte: (WEG S.A., 2011)

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Figura 15: Desenho do painel elétrico para partida estrela-triângulo. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software Bentley MicroStation V8i.

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4. PARTIDA COM SOFT-STARTER

Soft-Starters são chaves de partida estática, destinadas ao

acionamento de motores de indução trifásicos, que permitem obter partidas e

paradas suaves. A alimentação do motor , quando colocado em funcionamento,

é feita por aumento progressivo da tensão (rampa de tensão), o que permite

uma redução do pico de corrente. Seu uso é comum em bombas centrífugas,

ventiladores, e motores de elevada potência cuja aplicação não exija a variação

de velocidade durante o funcionamento normal e nem alto valor de torque

inicial.

Para que a partida do motor ocorra de modo suave, o usuário deve

parametrizar a tensão inicial de partida (Vp) de modo que ela assuma o menor

valor possível suficiente para iniciar o movimento da carga. A partir daí, a

tensão sobe linearmente segundo um tempo também parametrizado (tr) até

atingir o valor nominal. O incremento linear do ângulo de condução dos

tiristores resulta em aumento suave da tensão no estator do motor. Com o

crescimento da tensão, aumenta também o torque, até que vencido o

conjugado da carga, o motor inicia o movimento de seu eixo, sendo, a partir

desse ponto, limitada a corrente de partida máxima permissível. (LENZ, 2011).

As principais características que uma boa chave soft-starter deve ter

são funções de: proteção, sinalização e ajustes. Essas funções e

características são bastante desejáveis e estão presentes, num grau maior ou

menor, em todas chaves produzidas industrialmente.



respectivamente, para acionar um motor de 50HP (M1) e um motor de 15HP

(M2) através de soft-starter.

20

Figura 16: Diagrama de força e comando da partida com soft-starter. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software CADe_SIMU versão 1.0.

Lista de componentes:

M1: Motor 50CV / 380 V / 4 polos;

M2: Motor 15CV / 380 V / 4 polos;

SS: Soft-starter para partida dos motores com rampa de tensão;

RT1 e RT2: Rele térmico para proteção contra sobrecarga;

Ks1 e Ks2: Contator trifásico para acionamento do motor pela Soft-

Starter;

Km1 e Km2: Contator trifásico para conexão dos motores

diretamente a rede após a partida pela Soft-Starter;

F1: fusíveis ultra-rápidos para proteção da Soft-Starter;

F2 e F3: fusíveis retardados para proteção dos motores contra curto-

circuito;

S1 e S3: Botoeira de pulso com contato NA para comando Ligar

S2 e S4: Botoeira de pulso com contato NF para comando Desligar

T1 e T2: Temporizadores para manter os dois contatores (da soft-

starter e da rede) fechados simultaneamente por alguns instantes;

RL1: Contato de saída digital da soft-starter usado para indicar o

final da rampa de aceleração e by-passar a soft-starter.

Obs.: Usado intertravamento com contatos NF dos contatores para

impedir o acionamento simultâneo dos dois motores pela soft-starter.

21



suprir a corrente nominal dos motores bem como proteger de forma adequada

quanto a possíveis curto-circuitos ou sobrecargas.

4.2.1 Soft-Starter

A soft-starter deve ser dimensionada para suprir a corrente

necessária para a partida dos motores, bem como para suportar o regime

permanente sem sobreaquecimento dos semicondutores.

No dimensionamento para a partida toma-se como base o pior caso,

ou seja, o motor maior. O critério usado é de que a soft-starter é capaz de

suportar uma corrente de 3 vezes a sua corrente nominal por um período

menor ou igual a 30s, enquanto a corrente limite de partida do motor foi

ajustada, na Equação (14)(5), para 3,5 vezes a sua corrente nominal.

M-1 (50HP):

(14)

Escolhendo-se a soft-starter WEG SSW03.120/220-380, com

capacidade nominal de 120 A verifica-se, pela Equação (15), que esta é

adequada para a partida dos motores.

(15)

A partir desta especificação inicial da soft-starter, faz-se necessário

verificar se a mesma é adequada para suportar o regime permanente de

acordo com os ciclos de trabalho (numero de partidas por hora) dos motores,

sem sobreaquecimento nos seus semicondutores. Para isto utiliza-se o critério

da corrente equivalente da soft-starter em comparação com a corrente

equivalente dos motores, sendo que a da soft-starter deve ser maior ou igual.

O regime de trabalho especificado para os motores é:

M1 (50HP): 1 partida por hora, com tempo de aceleração de 20s e

corrente limite de 3,5 vezes sua corrente nominal;

M2 (15HP): 3 partida por hora, com tempo de aceleração de 5s.

22

Com os dados do ciclo de trabalho dos motores é possível calcular a

corrente equivalente da soft-starter, pela Equação (16) e dos motores pela

Equação (17) Para os motores foi considerada a pior hipótese, ou seja,

supondo que sempre fosse acionado o motor maior.

4 partidas por hora = 1 partida a cada 15 minutos ou 900s

(16)

4 partidas por hora = 1 partida a cada 15 minutos ou 900s

(17)

Verifica-se, pelas Equações (16) e (17) que a soft-starter de 120 A é

adequada para o acionamento.

Consultando os catálogos da WEG, selecionamos a soft-starter

SSW03.120/220-380, mostrada na Figura 17.

Figura 17: Soft-starter WEG SSW03 especificada. Fonte: (WEG S.A., 2011)

23

4.2.2 Fusíveis F1

Os fusíveis F1 são fusíveis ultra-rápidos especificados a partir do

catalogo da soft-starter, para serem capazes de proteger os semicondutores da

mesma, na eventual ocorrência de defeito nos motores durante a partida.

A Figura 18 mostra a tabela de fusíveis recomendados e a Figura 19

destaca o fusível especificado.

Figura 18: Tabela de fusíveis recomendados para Soft-starter WEG SSW03. Fonte: (WEG S.A., 2011)

Figura 19: Fusíveil tipo NH ultra-rápido especificado. Fonte: (WEG S.A., 2011)

4.2.3 Fusíveis F2 e F3

Os fusíveis F2 e F3 protegem os motores M1 e M2,

respectivamente, contra curto-circuito. Como eles só alimentam os motores em

regime permanente a sua especificação é baseada na corrente nominal dos

motores, considerando uma margem de sobrecarga de 20% e considerando

que o mesmo não deve atuar para esta sobrecarga em regime permanente.

Com base na corrente nominal do catalogo do motor a corrente do

fusível é dada na Equação (18):

24

M1:

M2:

(18)

Consultando o catalogo de fusíveis tipo NH da WEG da Figura 20.

Figura 20: Tabela de escolha de fusíveis tipo NH retardado da WEG. Fonte: (WEG S.A., 2011)

Pela Figura 20 o fusível escolhido é 25A para o motor M2 e 100A

para o M1.

4.2.4 Contator Ks1, Km1, Ks2 e Km2

O dimensionamento dos contatores considera a corrente nominal

dos motores mais uma sobrecarga de 20%,conforme a Equação (19).

(19)

Desta forma o contator WEG adequado é:

Ks1 e Km1: CWM105.20.24 Contator tripolar, com um bloco de dois

contato auxiliar tipo NA (BCXML20) e bobina alimentada em 24Vcc.

Ks2 e Km2: CWM25.11.24 Contator tripolar, com um bloco de

contato auxiliar tipo 1NA e 1NF (BCXML11) e bobina alimentada em 24Vcc.

4.2.5 Rele térmico de sobrecarga RT1 e RT2

O rele de sobrecarga RT1 adequado para o motor M1, usado com os

contatores CWM105 e que tenha a corrente nominal no contator Ks1 e Km1

dentro de sua faixa de ajuste é o: RW117-1D3-U080.

25

O rele de sobrecarga RT2 adequado para o motor M2, usado com os

contatores CWM25 e que tenha a corrente nominal no contator Ks2 e Km2

dentro de sua faixa de ajuste é o: RW27-1D3-D125.

A Figura 21 mostra os reles térmicos especificados.

Figura 21: Imagem do rele térmico WEG RW27 e RW117. Fonte: (WEG S.A., 2011)

4.2.6 Temporizador T1 e T2

Consultando o catalogo WEG tem-se o temporizador RTW-RE-01-

U003S-E26: Rele temporizador de retardo na energização, com um contato

NAF, temporização de 0,3s a 3s, e alimentado em 24Vcc. A Figura 22 mostra a

imagem deste rele temporizador.

Figura 22: Imagem do rele temporizador de retardo na energização RTW. Fonte: (WEG S.A., 2011)

4.2.7 Botoeiras S1, S2, S3 e S4

As botoeiras S1 / S2 e S3 / S4 podem ser reduzidas a um único

elemento de comando com um contato de pulso NA e outro NF, como mostra a

Figura 23.

26

Figura 23: Imagem da Botoeiras NA e NF especificada. Fonte: (WEG S.A., 2011)



Figura 24: Desenho do painel elétrico para partida com soft-starter. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software Bentley MicroStation V8i.

27

5. PARTIDA COM INVERSOR DE FREQUENCIA

O uso do acionamento de motores de indução por Inversores de

Frequência tem duas principais motivações: Uma delas é que o inversor

permite o controle e variação da velocidade do motor e a outra é para acionar

cargas com conjugado constante que exigem alto torque mesmo em baixas

velocidades, inclusive na partida. A utilização de inversores estáticos de

frequência atualmente compreende o método mais eficiente para controlar a

velocidade dos motores de indução.

Os inversores transformam a tensão da rede, de amplitude e

frequência constantes, em uma tensão de amplitude e frequência variáveis.

Variando-se a frequência da tensão de alimentação, varia-se também a

velocidade do campo girante e consequentemente a velocidade mecânica de

rotação da máquina. O torque desenvolvido pelo motor de indução depende

diretamente do fluxo magnetizante e da corrente do rotor. A corrente depende

da carga e se esta for constante não provocará variação no torque. Já o fluxo

depende da relação amplitude por frequência da tensão. Portanto variando

proporcionalmente a amplitude e a frequência da tensão de alimentação, o

fluxo e, consequentemente, o torque permanecem constantes. O motor fornece

assim um ajuste contínuo de velocidade e conjugado com relação à carga

mecânica. (WEG S.A., 2011).

Grande parte das aplicações como bombas, ventiladores e

máquinas simples, necessitam apenas de variação de velocidade e partidas

suaves, sendo atendidas plenamente com o uso de inversores com tecnologia

Escalar ou V/F. Algumas aplicações entretanto, como elevadores, guinchos,

bobinadeiras e máquinas operatrizes necessitam além da variação de

velocidade o controle de torque, operações em baixíssimas rotações e alta

velocidade de resposta, sendo atendidas por inversores com tecnologia de

controle Vetorial.

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Segue na Figura 25Figura 16 o projeto dos diagramas de força e

comando, respectivamente, para acionar um motor de 50HP através de

inversor de frequência.

Figura 25: Diagrama de força e comando do acionamento por inversor de frequência. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software CADe_SIMU versão 1.0.

Lista de componentes:

M: motor de 50HP;

Inv: Inversor de frequência;

F: Fusiveis ultra-rápidos para proteção do inversor;

S1: botoeira com retenção para acionamento (Liga / Desliga);

S2: Botoeira com retenção para seleção do sentido de giro;

Pot: Potenciomentro 5kΩ, para ajuste da referencia de velocidade;

DI1 e DI2: Entradas digitais do inversor;

AI1+: Entrada analógica do inversor.

Existe a opção de utilizar a IHM para realizar o acionamento,

fazendo a função das botoeiras S1, S2 e do potenciômetro Pot, porém esta

alternativa não é recomendada para usuários não treinados no uso do inversor,

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deixando-se assim a IHM apenas para configuração dos parâmetros da partida,

como tempo de rampa, frequência inicial e final e valores limites, entre outros.




quanto a possíveis curto-circuitos ou sobrecargas. O inversor de frequência

possui proteções eletrônicas para o motor, as quais são ajustadas através de

seus parâmetros de configuração, dispensando assim o uso de reles térmicos

de sobrecarga e outros dispositivos.

5.2.1 Inversor de Frequência

A especificação do inversor de frequência é feita usando como

critério a corrente nominal do motor que será acionado. Para este caso o motor

de 50HP possui corrente nominal de 70,39A. A Figura 26 mostra a tabela de

características dos inversores WEG para determinação do modelo adequado.

Figura 26: Tabela de características dos inversores de frequência WEG. Fonte: (WEG S.A., 2011).

O inversor especificado é o CFW 09.70/380-480 com corrente

nominal de saída de 70A, mostrado na Figura 27.

Figura 27: Inversor CFW 09 especificado da WEG Fonte: (WEG S.A., 2011)

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5.2.2 Fusiveis F

Os fusíveis ultra-rapidos para proteção do inversor são definidos no

catologo do fabricante do inversor conforme o modelo anteriormente

especificado. A Figura 28 mostra a tabela de definição de fusíveis e a Figura 29

mostra o fusível NH a ser utilizado.

Figura 28: Tabela de definição de fusíveis para o inversor CFW 09 WEG. Fonte: (WEG S.A., 2011)

Figura 29: Fusivel tipo NH para o inversor CFW 09 WEG. Fonte: (WEG S.A., 2011)

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As duas botoeiras S1 e S2 são do tipo comutador com alavanca,

como mostra a Figura 30.

Figura 30: Imagem da Botoeiras S1 e S2 especificadas. Fonte: (WEG S.A., 2011)



Figura 31: Desenho do painel elétrico para acionamento com inversor de frequência. Fonte: Autoria Própria, desenhado no software Bentley MicroStation V8i.

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6. REFERÊNCIAS

ALVES NETO, José A. Comandos elétricos, 2004. Disponivel em: <http://www.cefetsp.br/edu/jaan/com_ele.html>. Acesso em: 25 de agosto de 2011.

MORAES, Everton. Sala da Elétrica. Dimensionamento partida de motores, 2011. Disponivel em: <http://saladaeletrica.blogspot.com/2011/06/dimensionamento-partida-yd.html>. Acesso em: 25 de agosto de 2011.

WEG S.A. Catalogo de motores elétricos, Jaragua do Sul, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 30 de outubro de 2011.

WEG S.A. Catalogo de contatores e reles de sobrecarga, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 31 de agosto de 2011.

WEG S.A. Catalogo de fusíveis, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 30 de agosto de 2011.

WEG S.A. Catalogo de comando e sinalização, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 30 de agosto de 2011.

WEG S.A. Catalogo de Soft-Starter, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 30 de outubro de 2011.

WEG S.A. Catalogo de reles temporizadores, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 31 de agosto de 2011.

WEG S.A. Catalogo de Inversores de Frequência, 2011. Disponivel em: <http://www.weg.net>. Acesso em: 3o de outubro de 2011.