Acionamentos elétricos chaves de partida

Acionamentos Elétricos
Angelo Alfredo Hafner, M. Eng.
Curso de Engenharia Elétrica - UTFPR
Chaves de Partida

Chaves de Partida
Direta
Estrela-
Triângulo
Soft
Starter
Inversor
de
Freqüência

Coorente x Tempo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5 10 15 20 25
Corrente
(pu)
Tempo (s)
Direta
Estrela-Triângulo
Soft-Starter

M
~ 3
K1
FT1
F1,2,3
L2 L3
L1
K1
FT1
S0
S1 K1
H1
L
N
13
14
95
96
Partida Direta

K1
FT1
S0
S1 K1
H1
L
N
13
14
95
96
M
~ 3
K1
FT1
F1,2,3
L2 L3
L1

 Dados do Catálogo de Motores WEG:
MIT
K1
F 1,2,3
L 1,2,3
FT1
Chave de partida direta para um motor de 20cv, VI
pólos, 380V/60Hz, com comando em 220V, Tp = 2s.
 
 
220V
380V
56,4 A
32,5 A
7,5
244 A
p
n
p
I
I
I
I
I





Portando, o contator a ser escolhido,
de acordo com o catálogo será:
CWM 40.11.220.60
• Dimensionando o Relé de Sobrecarga FT1:
O relé a ser escolhido tem que possuir
uma faixa de ajuste que inclua a
corrente nominal do motor (e de
acordo com o contator escolhido), logo:
RW 67.1D (25...40)
32,5 A
e n
e
I I
I


• Dimensionando o Contator K1

Tomando como base a corrente e o
tempo de partida, tem-se:
• Dimensionando os Fusíveis:
244,07A Ip
2s
Tp 50A
35A
Fusível encontrado é IF = 50 A
Verificando as condições necessárias, tem-se:
 𝐼𝐹 ≥ 1,2𝐼𝑛
 𝐼𝐹 < 𝐼𝐹,max(𝐾1)
 𝐼𝐹 ≤ 𝐼𝐹,max(𝐹𝑇1)

Partida Estrela-Triângulo
380V
220V
380V

M
~ 3
FT1
F1,2,3
L2 L3
L1
K2 K3
K1

KT1
FT1
S0
K1
H2
L
N
K2
KT1
Y
K3 K1
K1
K3

K2
KT1
K2
K3
H1
M
~ 3
K2 K3
K1
F1,2,3
L1, L2, L3
FT1
S1

KT1
FT1
S0
K1
L
N
K2
KT1
Y
K3 K1
K1
K3

K2
KT1
K2
K3
H1
M
~ 3
K2 K3
K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
S1

KT1
FT1
S0
S1
K1
L
N
K2
KT1
Y
K3 K1
K1
K3

K2
KT1
K2
K3
H1
M
~ 3
K2 K3
K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1

 Dados do Catálogo de Motores WEG:
M
~ 3
K2 K3
K1
F 1,2,3
L 1,2,3
FT1
Dimensionar uma chave de partida estrela-triângulo
para um motor de 100cv, II pólos, 380V/660V - 60Hz,
com comando em 220V, Tp = 10s
 
 
220 V
380 V
232 A
134 A
8,2
n
n
p
n
I
I
I
I




 Contator K3:
CWM 80.11.220.60 + BCXMF 10
 Contatores K1 e K2:
Corrente dos contatores dentro do delta
Motor em regime
CWM 80.11.220.60
K1
K2
CWM 50.11.220.60
Corrente no Y
K3
3
78 A
n
I
I
I




nominal
3
45 A
Y
Y
I
I
I



RW 67.2D (63...80)
 Dimensionando o Relé de Sobrecarga FT1:
Deve possuir uma faixa de ajuste que inclua a corrente que passa pelo
contator K1, ou seja, 78 A
 Dimensionando o Relé de Tempo Y-
RTW .03.220.Y

Na partida Y , a corrente de partida reduz-se a 0,33 x Ip, portanto:
 Dimensionando os Fusíveis:
363,8A Ip
10s
Tp 100A
80A
Portanto, o fusível encontrado é IF = 100 A
Verificando as condições necessárias, tem-se:
Levando em consideração esta corrente e o
tempo de partida, tem-se:
3
364 A
p
I
I
I


 
 
max 1
max 1
1,2
F n
F K
F FT
I I
I I
I I
 



Melhor forma de proteção
M
~ 3
K2 K3
K1
F 1,2,3
L 1,2,3
FT1
F 4,5,6
6 Fusíveis  F00NH100
RW 67.2D (63...80)
CWM 80.11.220.60 + BCXMF 10
CWM 80.11.220.60
CWM 50.11.220.60

M
~ 3
FT1
F1,2,3
L2 L3
L1
K2 K3
K1
0% 0%
0%
65% 65% 65%
80% 80% 80%
100% 100% 100%
Partida Compensadora
2
I

I

KT1
FT1
S0
S2
K1
L
N
K1
K3
K2
K2
K3 K1
K3
H1
M
~ 3
K2 K3
K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2

L
KT1
FT1
S0
S2
K1
N
K1
K3
K2
K2
K3 K1
K3
H1
M
~ 3
K2 K3
K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2

KT1
FT1
S0
S2
K1
L
N
K1
K3
K2
K2
K3 K1
K3
H1 H2
KT1 K1 K2
M
~ 3
K2 K3
K1
F1,2,3
L1, L2, L3
FT1

• Acelera, desacelerara e protege MITs
• Varia somente a tensão eficaz
• Não atende aplicações que exijam variação de velocidade
Soft-Starters
-
L1
L2
L3





Diagrama de blocos simplificado

Tensão, Corrente e Conjugado
I ~ U
IA
100% U
n
M ~ U2
M
90% U
70% U
50% U
20% U
100% U
50% U
Mf
n

Economia de Energia
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Economia
de
Energia
(%)
Carga Parcial (%)
< 4kW 4 ~ 70 kW > 150 kW

Características de algumas chaves
• Ciclos de Partida
– SSW03: 3.Inom durante 30s, 10 partidas/hora
• IHM local ou remota para SSW03 e SSW04
• Proteção ao motor
• Funções
– Pump Control - minimiza o golpe de aríete
– Kick Start - para cargas com alto conjugado resistivo

• Controle
– Método  Variação de tensão sobre a carga
– Freqüência de operação  50 / 60 Hz
• Entradas
– Analógicas  01 diferencial - 10 bits
( 0...10 Vcc, 0... 20 mA, 4... 20 mA )
– Digitais  04 fotoacopladas
24 Vcc
• Saídas
– Analógicas  01 não isolada - 8 bits
( 0...10 Vcc )
– Digitais  02 relés contato NA (NO)
250 Vca / 1 A
– Digitais  01 relé contato NA,NF (NO,NC)
250 Vca / 1 A específico para defeitos
Características Técnicas

• Proteções
– Subcorrente imediata na saída
– Sobrecorrente imediata na saída
– Falta de fase na alimentação
– Falta de fase no motor (não conectado)
– Fases desbalanceadas  5 %
– Freqüência de rede com variação de ± 10%
– Falha no tiristor
– Seqüência de fase invertida (programável)
– Sobretemperatura na potência (dissipador)
– Sobrecarga na saída (i2.t)
– Defeito externo
– Erro na CPU
– Erro de programação
– Erro de interface serial

• Comunicação
– Interface serial - RS 232
– Protocolo aberto padrão ASCII
• Funções
– Pump control
– Economia de energia
– By-pass (via relé programável)
– Inversão do sentido de giro
– Frenagem por injeção de corrente contínua
– Jog (impulso momentâneo)
– Kick Start (pulso de tensão na partida)

• 05 teclas : liga, desliga,
incrementa/decrementa
(parâmetro ou conteúdo)
• 04 display’s de LEDs 7 segmentos;
• Permite acesso/alteração de todos
os parâmetros;
• Destacável;
- IHM-3P.1 - comprimento do cabo = 1 m

• Motor
– Corrente nominal
• Carga
– Curva Conjugado x Rotação
– Momento de Inércia
– Sobrecargas na partida ou em operação
– Tipo de acoplamento entre carga e motor
• Instalações
– Tensão de rede
– Condições ambientais
Dimensionamento

motor carga
nominal
motor carga
f i f i
t t
a
d
C J
dt
J
dt d
C
J J
t
C C
 



 





Tempo de aceleração
C

motor
carga
CA

• Condições indispensáveis
– O tempo de aceleração deve ser menor que 80% do tempo de rotor bloqueado
equivalente do motor
– A corrente equivalente para o ciclo de operação do motor deve ser menor que a
corrente equivalente máxima da chave
• Tabela de Dimensionamento
Dimensionamento
Carga Inércia Torque Fator
Compressor a parafuso Baixa Quadrático 1,0 x Inom
Bomba centrífuga Baixa Quadrático 1,0 x Inom
Ventilador Média/Alta Quadrático 1,5 x Inom
Pulper Alta Quadrático 2,0 x Inom
Transportadores, Moinhos, centrífugas. Alta Constante 2,0 x Inom

Potência
Tensão
Ambiente
Altitude  1000 m
Temperatura = 40 °C
175 cv Pólos IV
380 / 660 V
Corrente 254,03 / 220 A
Linha W21
Carcaça 315 S/M (IEC)
Acoplamento Direto
Rede 380 V - trifásica - 60 Hz
FS 1,0
Observações Acionamento através de
chave soft-starter
Exemplos de Dimensionamento...

Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.255/220-440
Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s  765 A por 30 s
Neste caso : 3,0 x INOM por 20 s  762 A por 20 s
10 partidas/hora
Vemos que esta chave atenderá a condição de partida
Condição típica de partida : UP = 30 % UNOM
IP / Inom  3,0
ta = 20 s
Ex 1: Bomba centrífuga /
Compressor a parafuso

IS / IN
3,0
1,0
30 330
IP / IN
3,0
1,0
t(s) t(s)
20 340
Ieq = 329,20 A Ieq = 305,27 A
Soft-Starter Motor
Corrente equivalente
255 A 254 A

Condição típica de partida : UP = 37 % UNOM
IP/Inom = 3,5
ta = 30 s
10 partidas/hora
Ex 2: Ventilador

IS / IN
3,0
1,0
30 330
IP / IN
3,5
1,0
t(s) t(s)
30 330
Ieq = 374,39 A Ieq = 353,55 A
Soft-Starter Motor
290 A 254 A

Ex 3: Transportador
10 partidas/hora
Condição de partida : UP = 45 % UNOM
IP/Inom = 4,5
ta = 40 s

IS / IN
3,0
1,0
30
33
0
IP / IN
4,5
1,0
t(s) t(s)
40
32
0
Ieq = 529,31 A Ieq = 450,01 A
Soft-Starter Motor
410 A 254 A

A IHM-3P é uma interface simples que
permite a operação e a programação
da soft starter .
Indicação de estado de operação;
Indicação dos erros;
Visualização e alteração de parâmetros;
Operação da soft starter (liga/desliga).
Possibilidade de instalação remota.
Display de LED´s
Uso da I.H.M

Aciona o motor via rampa
Desaciona o motor via rampa (quando programado);
Reseta a soft-starter após ocorrência de erros
Incrementa o número do parâmetro ou seu conteúdo
Decrementa o número do parâmetro ou seu conteúdo
Comuta o display entre o número do parâmetro e o
seu conteúdo
Função das teclas

Descrição dos Parâmetros
• Parâmetros de leitura
– Variáveis que podem ser visualizadas no display,
– Mas não podem ser alterados pelo usuário.
– P71...P77,P82, P96...P99
• Parâmetros de regulação
– Valores ajustáveis à serem utilizados pelas funções da soft- starter
– P00...P15,P22...P42,P45,P47
• Parâmetros de configuração
– Definem as características da soft starter, as funções à serem
executadas, bem como as funções das entradas/saídas
– P43,P44,P46,P51...P57,P61,P62
• Parâmetros do motor
– Dados nominais do motor, para ajuste das proteções
– P21, P25, P26 e P27

Indica a versão de software contida CPU
(circuito integrado D1 CCS 1.1X)
Parâmetro de leitura
P71 - Versão de Software

P73 - Corrente do motor
Indica a corrente de saída da soft-starter
diretamente em Ampéres (A).
0 ... 9999 A
Valores possíveis

Indica o cos  da carga.
0.00 ... 0.99
Valores possíveis
P76 - cos j

Indica a tensão imposta pela soft-starter sobre
a carga (desconsidera a FCEM).
0 ... 100 % UN
Valores possíveis
P77 - Tensão de Saída

Ajusta o valor inicial de tensão (% UN) que será aplicado ao
motor para a execução da rampa de partida.
mín máx
25% 90%
1%
faixa
Padrão de fábrica  30 %
Parâmetro de regulação
P01 - Tensão Inicial

Define o tempo da rampa de tensão a ser aplicada na partida
do motor, desde que a soft starter não entre limitação de
corrente.
Padrão de fábrica  20 s
mín máx
1s 240s
1s
faixa
P02 - Tempo da Rampa de Aceleração

UN
t (s)
P02
P01
P01 - tensão inicial (%UN)
P02 - tempo de rampa (s)
Rampa de Tensão

Ajusta o valor da tensão (%UN) que será aplicada imediatamente
após a soft starter receber o comando de parada por rampa.
mín máx
100% 40%
1%
faixa
Padrão de fábrica  100%
P03 - Degrau de Tensão na
Desaceleração

Define o tempo da rampa decrescente de tensão que será
aplicada ao motor.
mín máx
OFF, 2s 240s
1s
faixa
Padrão de fábrica  OFF
P04 - Rampa de Desaceleração

UN
P03
P04
U(%)
t(s)
P03 - degrau de tensão (%UN)
P04 - tempo de rampa (s)
Parada com Rampa de Tensão

Ajusta o valor máximo de corrente fornecida pelo conjunto
rede + soft starter para o motor (carga) durante a aceleração.
mín máx
OFF, 150% 500%
1%
faixa
Se a tensão total não for atingida ao final da rampa de tensão,
será indicado no display E02 e os tiristores serão bloqueados.
P11 - Limitação de corrente

INom
ILim
UNom
I(%IN)
t(s)
ILim = corrente limite
INom = corrente nominal
UNom = Tensão nominal
Limitação de Corrente

P22
P11
UN
I(%IN)
tempo
P02
Limitação de Corrente...

P22
P11
UN
I(%IN)
tempo
P02
E02

Define o valor de tensão aplicada ao motor enquanto a DI4
estiver em 24 VCC (Após realizada a rampa).
mín máx
25% UN 50% UN
1%
faixa
P33 - Nível de Tensão do Jog

Ajusta o tempo da frenagem C.C., desde que P53 = 3.
Padrão de fábrica  1 s
mín máx
1s 10s
1s
faixa
P34 - Tempo da Frenagem CC

Ajusta o valor da tensão de linha VAC convertido em VCC
aplicado aos terminais do motor, durante a frenagem.
mín máx
30% UN 50% UN
1%
faixa
P35 - Nível de Tensão de Frenagem CC

K1
SSW-03/04
Dimensionar K1 pela INOM
do motor em regime AC3.
Acionamento típico com frenagem CC

Define o tempo de aplicação do pulso de tensão que será
aplicado ao motor para que este possa vencer a inércia da
carga.
mín máx
OFF,0.2s 2s
0.1s
faixa
Inibe a limitação de corrente
P41 - Tempo do pulso no “Kick Start”

Determina o nível de tensão (%UN) aplicado ao motor para que
este consiga vencer o processo inercial da carga.
mín máx
70% 90%
0.1%
faixa
P42 - Nível de Tensão no “Kick Start”

P02
P42
P01
P41
U
t(s)
Kick Start

Faz o controle na aceleração e desaceleração do motor para
evitar “Golpes de Aríete” nas tubulações.
OFF,ON
Valores possíveis
P45 - Pump control
Esta função ajusta automaticamente os parâmetros abaixo :
P02 = 15 s
P03 = 80 % UN
P04 = 15 s
P11 = OFF
P14 = 70 % IN
P15 = 5 s

Atua relé após a tensão de saída ter atingido seu
valor nominal.
OFF,ON
Valores possíveis
Fazer o by-pass da soft starter
Acionamento multimotor
Parâmetro de configuração
P43 - Relé By-Pass

Restaura valores pré definidos na programação padrão
de fábrica
OFF,ON
Valores possíveis
Não afeta “P22” e “P23”
P46 - Valores Default

Habilita o relé RL1 a operar conforme a seguinte
programação :
1 ... 3
Valores possíveis
1 - Em funcionamento
2 - Em tensão plena
3 - Sentido de giro
Padrão de fábrica  1
P51 - Função do Relé RL1

t(s)
t(s)
t(s)
UN
Em funcionamento
Em tensão plena
 Relé ligado
Funcionamento do Relé RL1

 Relé ligado
UN
500 ms t
100%
t
t
Função Reversão
Sentido
anti-horário
do motor
Sentido
horário
do motor
1s
DI3
+ 24Vcc
RL1
OV

Habilita o relé RL2 a operar conforme a seguinte
programação :
1 ... 3
Valores possíveis
1 - Em funcionamento
2 - Em tensão plena
3 - Frenagem CC
P52 - Função do Relé RL2

500 ms
UN
t
100%
t
P35
P34
RL2
1s
 Relé ligado
Injeção C.C.

Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinte
programação :
OFF,1 ... 4
Valores possíveis
1 - Reset de erros
2 - Erro externo
3 - Habilita geral
4 - Comando três fios
OFF - Sem função
P53 - Entrada digital DI2

programação :
OFF,1 ... 4
Valores possíveis
1 - Reset de erros
2 - Erro externo
3 - Habilita geral
4 - Sentido de giro
OFF - Sem função

programação :
OFF,1 ... 4
Valores possíveis
1 - Reset de erros
2 - Erro externo
3 - Habilita geral
4 - Função JOG
OFF - Sem função

P33
P01
P02
DI4
U
24 V
Função Jog

OFF,1 ... 4
Valores possíveis
1 - Corrente In %
2 - Tensão Un %
3 - Fator de serviço
4 - Proteção térmica
OFF - Sem função
P56 - Saída analógica

Executa as funções Liga/Desliga e Reset pelas
entradas digitais.
OFF, ON
Valores possíveis
Padrão de fábrica  ON
ON - Liga/Desliga através da IHM-3P
OFF - Liga/Desliga via entrada digital
P61 - Habilitação de I/O Local

Indica o endereço da chave na rede de comunicação.
1 ... 30
Valores possíveis
P62 - Endereço da Soft Starter

Ajusta o valor da corrente do motor percentualmente em
relação a corrente nominal da chave.
Valores possíveis
Parâmetros do motor
OFF, 50 % ... 120 % (INOM) Padrão de fábrica  30
Parâmetro do motor
P21 - Corrente do motor

Determina as curvas de atuação da proteção térmica do
motor conforme norma IEC 947-4-1.
Valores possíveis Parâmetros do motor
5, 10, 15, 20, 25, 30
Parâmetro do motor
P25 - Classes térmicas

Motor In = 580 A, Ip/In = 3,5,
FS = 1,15, ta = 41 s. P25?
P25 = 25

Ambiente
• Condições não-permissíveis
– Exposição direta à raios solares, chuva, umidade excessiva ou maresia
– Gases ou líquidos explosivos ou corrosivos
– Vibração excessiva, poeira ou partículas metálicas óleos suspensos no
ar
• Condições permissíveis
– Temperatura
• 00...40ºC - Condições Nominais
• 40...55ºC - Corrente conforme tabela 8.2
– Umidade Relativa do Ar
• 5% a 90% sem condensação
– Altitude Máxima
• 0000...1000m - Condições Nominais
• 1000...4000m - Redução da corrente de saída em 10% para cada 1000 m

IN
IN
P28 = OFF
SSW-03 Plus - 3 cabos

0,578 X IN
0,578 X IN
0,578 X IN
P28 = ON
SSW-03 Plus - 6 cabos

Fiação/Fusíveis recomendados
• Queda de tensão
• Fusível ultra-rápido
– 𝐼2𝑡 𝐹𝑢𝑠í𝑣𝑒𝑙 ≤ 0,75 ∙ 𝐼2𝑡 𝑇𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎

Operação
pela
IHM
Caso o termostato não seja utilizado curto-circuitar 3-5.
Contator de
isolação na
potência

Operação
via
Bornes
Contator de
isolação na
potência

K2
K1 K4
K3
M1 M2
SSW-03/04
K6
K5
M3
RL1
K1
DI1
REDE
Acionamento com By-pass

K2
K1 K4
K3
M1 M2
SSW-03/04
K6
K5
M3
RL1
K1
DI1
REDE

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