PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA ÊNFASE EM MECATRÔNICA
MATÉRIA: ELETRÔNICA DE P...
André France da Costa
Crhistofi Meira Rocha
Igor Vinícius Discacciati Loschi
Rafael de Almeida Lial
Saulo Vieira Fidelis e...
Resumo

Esse projeto concentra-se em uma auditoria energética onde ficamos encarregados de
fazer uma consultoria energétic...
Lista de figuras

Figura 1: Empresa MS Geradores.............................................................................
Figura 24: Máquina furadeira vertical...............................................................................40
Fig...
Sumário

1. Introdução.......................................................................................................
2.4.3.2. Dados Técnicos da Máquina Policorte...........................38
2.4.3.3. Análise do acionamento da Máquina ........
1. Introdução
As máquinas existentes nas instalações industriais, comerciais ou mesmo
domésticas são, geralmente, constitu...
1.2. Empresa envolvida no projeto
A empresa envolvida na visita técnica foi a MS Geradores Ltda, situada no
bairro Cachoei...
1.3. Planta elétrica da empresa

Figura 02: Planta elétrica

A legenda dos componentes segue abaixo,

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Figura 03: Legenda da planta elétrica da empresa

2. Máquinas de acionamento CA

2.1. Conceituação teórica
O motor elétric...
Uma outra grande divisão dentre os motores CA (de corrente alternada),
são em trifásicos e monofásicos . A diferença entre...
não interferem na velocidade de rotação do motor, simplesmente servem para
alimentar as bobinas de maneira que gerem o cam...
2.3. Partidas das máquinas CA

A partida de um motor constitui um período transitório na sua operação ao
qual estão associ...
segura do motor. No circuito de comando também estão presentes dispositivos de
proteção semelhantes aos do circuito princi...


O enrolamento do estator deve ser ligado em triângulo quando ele opera na
sua condição normal, ou seja, a tensão aplica...
A aceleração do motor é dada em dois estágios na partida com chave
estrela – triângulo: o primeiro a tensão é mais baixa p...
2.3.3. Chave Soft- Start ou Chave estática

Os semicondutores de potência existem há mais de 30 anos, mas até
relativament...
Desta forma, a corrente alternada circula normalmente e, ao mesmo tempo
se obtém o controle da tensão aplicada ao motor. A...
Figura 09: Circuito principal e de comando da chave soft-start

2.3.4. Inversor de Freqüência

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Os inversores possibilitam que os motores sejam acionados suavemente,
sem trancos. Com isso, reduz-se a quebra de elemento...
2.4.1. Ventiladores Industriais

2.4.1.1. Apresentação

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2.4.1.2. Dados Técnicos do Ventilador
Seus dados técnicos é apresentado na figura 12 abaixo, onde é possível
verificar a p...
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do acionamento o alicate amperímetro mediu 0,0...
2.4.2. Compressor de Ar

2.4.2.1. Apresentação
Na empresa existe 1 compressor de ar, como é mostrado na figura 15
abaixo,
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Figura 16: Dados técnicos do compressor de ar

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2.4.2.3. Análise do acionamento do compressor

Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal do
compressor d...
Figura 18: Corrente nominal do compressor de ar

Analisando os dados obtidos temos,Ip = 17,1A e In= 3,2A, a relação Ip/In ...
2.4.3.2. Dados Técnicos da Máquina Policorte
Seus dados técnicos é apresentado na figura 20 abaixo, onde é possível
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mostrada na figura 22 abaixo,

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Analisando os dados obtidos temos, Ip = 14,1A e In= 2,6A, a relação Ip/In é
de 5,42, ou seja, com esse acionamento com cha...
Figura 25: Dados técnicos da máquina furadeira vertical

2.4.4.3. Análise do acionamento da Furadeira
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Foi ligada a máquina policorte utilizando uma chave de partida direta, como
mostrada na figura 27 abaixo,

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Analisando os dados obtidos temos, Ip = 6,4A e In= 1,5A, a relação Ip/In é
de 4,27, ou seja, com esse acionamento com chav...
Figura 30: Dados técnicos do ar condicionado

2.4.5.3. Análise do acionamento do ar condicionado
Para medir a corrente CA ...
Foi ligado o ar condicionado utilizando uma chave de partida direta, no
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Figura 33: Furadeira

2.4.6.2. Dados Técnicos da Furadeira

Seus dados técnicos é apresentado na figura 34 abaixo, onde é ...
2.4.6.3. Análise do acionamento da furadeira

Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal da furadeira,
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Foi ligado a furadeira, no instante do acionamento o alicate amperímetro
mediu 3,2A, ou seja, a corrente de partida da fur...
2.5. Tabela comparativa das máquinas CA

Corrente de
Máquina CA

Potência

Corrente

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Relação
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3. Análise de dados

Analisando os dados obtidos foi possível observar que a relação entre a
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4. Conclusão
Assim com esse projeto podemos concluir que as máquinas de
acionamento CA são equipamentos essenciais para o ...
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Acionamentos de Máquinas Elétricas: Projeto de Auditoria Energética

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Esse projeto concentra-se em uma auditoria energética onde foi realizada uma consultoria energética em uma empresa, na qual analisamos a aplicação real e prática de sistemas elétricos diversos como máquinas elétricas de acionamento por corrente alternada (CA), sistemas de iluminação, sistemas de distribuição, sistema de proteção e outros componentes eletroeletrônicos. Para assim fazer um estudo de melhoria energética para a empresa.

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Acionamentos de Máquinas Elétricas: Projeto de Auditoria Energética

  1. 1. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA ÊNFASE EM MECATRÔNICA MATÉRIA: ELETRÔNICA DE POTÊNCIA II PROFESSOR: LAURO DE VILHENA BRANDÃO MACHADO NETO Projeto de Auditoria Energética Acionamentos de Máquinas CA André France da Costa Crhistofi Meira Rocha Igor Vinícius Discacciati Loschi Rafael de Almeida Lial Saulo Vieira Fidelis e Moura Belo Horizonte Novembro / 2011 10
  2. 2. André France da Costa Crhistofi Meira Rocha Igor Vinícius Discacciati Loschi Rafael de Almeida Lial Saulo Vieira Fidelis e Moura Projeto de Auditoria Energética Acionamentos de Máquinas CA Trabalho referente à disciplina de Eletrônica de Potência II do curso de Engenharia Mecânica Mecatrônica da Universidade Católica ênfase Pontifícia de Minas Gerais, com objetivo de apresentar um projeto de auditoria energética na empresa MS Geradores. Belo Horizonte Novembro / 2011 11
  3. 3. Resumo Esse projeto concentra-se em uma auditoria energética onde ficamos encarregados de fazer uma consultoria energética em uma empresa, na qual verificamos a aplicação real ou prática de sistemas elétricos diversos como, máquinas elétricas de acionamento por corrente alternada (CA), sistemas de iluminação, sistemas de distribuição, sistema de proteção e outros componentes eletroeletrônicos. Palavras-chave: Máquinas, Aacionamentos e Energia. Abstract This project focuses on an energy audit where we make a charge in an energy consulting company, where we see the actual application or practice of various electrical systems such as electric machinery drive alternating current (AC), lighting systems, distribution systems, protection systems and other electronic components. Keywords: Machines, Drives and Energy. 12
  4. 4. Lista de figuras Figura 1: Empresa MS Geradores.....................................................................................18 Figura 2: Planta elétrica ....................................................................................................19 Figura 3: Legenda da planta elétrica da empresa.............................................................20 Figura 4: Componentes de uma máquina elétrica.............................................................22 Figura 5: Circuito principal e de comando da partida elétrica............................................24 Figura 6: Circuito principal e de comando da chave estrela-triângulo...............................25 Figura 7: Curva de comutação da chave estrela-triângulo................................................26 Figura 8: Ligação anti-paralela dos tiristores.....................................................................27 Figura 9: Circuito principal e de comando da chave soft-start...........................................29 Figura 10: Circuito principal e de comando do inversor de frequência..............................30 Figura 11: Ventilador Industrial..........................................................................................31 Figura 12: Dados técnicos do ventilador............................................................................32 Figura 13: Análise do acionamento do ventilador..............................................................32 Figura 14: Corrente nominal do ventilador.........................................................................33 Figura 15: Compressor de ar.............................................................................................34 Figura 16: Dados técnicos do compressor de ar...............................................................35 Figura 17: Análise do acionamento do compressor de ar ................................................36 Figura 18: Corrente nominal do compressor de ar............................................................37 Figura 19: Máquina policorte industrial..............................................................................37 Figura 20: Dados técnicos da máquina policorte industrial...............................................38 Figura 21: Análise do acionamento da máquina policorte industrial.................................38 Figura 22: Chave de partida da máquina policorte industrial............................................39 Figura 23: Corrente nominal da máquina policorte industrial...........................................39 13
  5. 5. Figura 24: Máquina furadeira vertical...............................................................................40 Figura 25: Dados técnicos da máquina furadeira vertical................................................41 Figura 26: Análise do acionamento da máquina furadeira vertical..................................41 Figura 27: Chave de partida da máquina furadeira vertival.............................................42 Figura 28: Corrente nominal da máquina furadeira vertical.............................................42 Figura 29: Ar condicionado..............................................................................................43 Figura 30: Dados técnicos do ar condicionado................................................................44 Figura 31: Análise do acionamento do ar condicionado..................................................44 Figura 32: Corrente nominal do ar condicionado.............................................................45 Figura 33: Furadeira........................................................................................................46 Figura 34: Dados técnicos da furadeira...........................................................................46 Figura 35: Análise do acionamento da furadeira.............................................................47 Figura 36: Posicionamento do alicate amperímetro........................................................47 Figura 37: Corrente nominal da furadeira.......................................................................48 Lista de Tabelas Tabela 01: Dados das máquinas....................................................................................49 14
  6. 6. Sumário 1. Introdução.......................................................................................................17 1.1. Objetivo....................................................................................................17 1.2. Empresa envolvida no projeto...............................................................18 1.3. Planta elétrica da empresa.....................................................................19 2. Máquinas de acionamento CA......................................................................20 2.1. Conceituação teórica............................................................................20 2.2. Componentes de uma máquina elétrica.............................................21 2.3. Partidas das máquinas CA..................................................................23 2.3.1. Partida Direta.................................................................................23 2.3.2. Chave Estrela-Triângulo...............................................................24 2.3.3. Chave Soft Start ou Chave estática.............................................27 2.3.4. Inversor de Frequência.................................................................29 2.4. Máquinas CA utilizadas na empresa..................................................30 2.4.1. Ventiladores Industriais................................................................31 2.4.1.1. Apresentação.....................................................................34 2.4.1.2. Dados Técnicos do Ventilador...........................................32 2.4.1.3. Análise do acionamento do Ventiladores..........................32 2.4.2. Compressor de ar.........................................................................34 2.4.2.1. Apresentação....................................................................34 2.4.2.2. Dados Técnicos do Compressor de ar..............................34 2.4.2.3. Análise do acionamento do Compressor...........................36 2.4.3. Máquina de Policorte Industrial....................................................37 2.4.3.1. Apresentação...................................................................37 15
  7. 7. 2.4.3.2. Dados Técnicos da Máquina Policorte...........................38 2.4.3.3. Análise do acionamento da Máquina ............................38 2.4.4. Máquina Furadeira Vertical......................................................40 2.4.4.1. Apresentação.................................................................40 2.4.4.2. Dados Técnicos da Furadeira Vertical...........................40 2.4.4.3. Análise do acionamento da Furadeira...........................41 2.4.5. Ar Condicionado......................................................................42 2.4.5.1. Apresentação................................................................43 2.4.5.2. Dados Técnicos do Ar Condicionado............................43 2.4.5.3. Análise do acionamento do Ar condicionado................44 2.4.6. Furadeira................................................................................45 2.4.6.1. Apresentação................................................................45 2.4.6.2. Dados Técnicos da Furadeira.......................................46 2.4.6.3. Análise do acionamento do Ar condicionado................47 2.5. Tabela comparativa das máquinas CA............................................49 3. Análise dos dados.............................................................................................50 4. Conclusão.........................................................................................................51 5. Referências Bibliográficas................................................................................51 16
  8. 8. 1. Introdução As máquinas existentes nas instalações industriais, comerciais ou mesmo domésticas são, geralmente, constituídas de um grande número de componentes (peças, mecanismos, dispositivos, etc) cada um deles exercendo uma função definida. Uma máquina entra em operação para realizar um determinado trabalho quando todos os seus componentes ou alguns deles entram em movimento. Para uma máquina realizar o seu trabalho é necessário que ela seja acionada, isto é, receba conjugado mecânico de uma fonte externa para ser colocada em movimento. Esta fonte externa ou órgão primário recebe o nome genérico de acionador. Nas plantas industriais, onde os processos de fabricação exigem os mais variados tipos de máquinas, estão presentes diversos tipos de acionadores: motores elétricos, motores de combustão interna (diesel ou gasolina), turbinas a vapor ou a gás, etc. Podemos dizer que o acionador, o sistema de transmissão e a máquina acionada formam um conjunto. As máquinas elétricas CA são os mais importantes acionadores industriais. Eles apresentam sobre os demais acionadores diversas vantagens tais como: • São fabricados para qualquer potência. • Sua velocidade pode ser controlada dentro de uma ampla faixa. • Os componentes que fazem este controle são todos padronizados: relés, contatores, chaves automáticas, inversores, etc. • Permitem um elevado grau de automação dos processos industriais. • Os controles podem ser feitos junto ao motor ou à distância. A correta seleção de motores para realizar um acionamento, principalmente nas plantas industriais, constitui um dos mais importantes problemas da eletrotécnica aplicada, pelos aspectos técnicos e econômicos envolvidos. 1.1. Objetivo O objetivo desse projeto de auditoria energética é de apresentar uma situação real da aplicabilidade de várias máquinas elétricas de acionamento CA e componentes elétricos diversos da empresa MS Geradores, onde será possível verificar e analisar o funcionamento desses sistemas elétricos. 17
  9. 9. 1.2. Empresa envolvida no projeto A empresa envolvida na visita técnica foi a MS Geradores Ltda, situada no bairro Cachoeirinha em Belo Horizonte/MG, o contato para nossa visita foi o engenheiro Sr. Mário Sérgio Turra Lial, que apresentou a empresa. Uma breve descrição da empresa é dada a seguir. Figura 01: Empresa MS Geradores A MS Geradores Ltda desde 1994 tem como segmento principal a fabricação, assistência técnica e reposição de peças para grupos moto-geradores de energia elétrica (GMG) e também na fabricação de conjunto moto-bomba de Incêndio e de Irrigação, painéis de distribuição e transmissão de energia, além de componentes eletrônicos tais como regulador de tensão e excitatriz estática. A empresa atua nos mais diversos segmentos do mercado, tais como hospitais, shoppings, supermercados, redes de TV, emissoras de rádio, indústrias, condomínios, construtoras, faculdades, residências e outras aplicações diversas. 18
  10. 10. 1.3. Planta elétrica da empresa Figura 02: Planta elétrica A legenda dos componentes segue abaixo, 19
  11. 11. Figura 03: Legenda da planta elétrica da empresa 2. Máquinas de acionamento CA 2.1. Conceituação teórica O motor elétrico de corrente alternada é um equipamento rotativo que funciona a partir de energia elétrica, diferente de outros motores elétricos, o motor CA não precisa, necessariamente, qualquer entreposto dele à alimentação e serve, basicamente, para "girar" um segundo acoplado, ou movido. o elétrico esta sempre ativo. Estes motores podem ser divididos, num primeiro momento, em síncronos e assíncronos, sendo que, este último, sofre escorregamento conforme a intensidade de carga (i.e., oscila a rotação), contudo, são a esmagadora maioria nas indústrias. 20
  12. 12. Uma outra grande divisão dentre os motores CA (de corrente alternada), são em trifásicos e monofásicos . A diferença entre estes dois tipos de alimentação alteram profundamente a versatilidade e performance do motor, sendo, os monofásicos, muito mais limitados e necessitados de capacitores de partida, senão, não conseguem vencer a inércia. Os motores de corrente alternada têm outras muitas divisões todas elas mundialmente normalizadas, dentre as mais comuns temos: motor de dupla polaridade, o qual pode rodar em duas velocidades diferentes em detrimento da potência, motor de eixo-duplo, com uma saída para cada lado. Nas placas de identificação dos motores elétricos encontramos diversas informações sobre estes, a saber:  IP - índice de proteção - com um variação de IP-00 até IP-68, identifica o grau de proteção do motor em relação a água e grão, sendo que, o índice "standard" é o IP-55. Alguns motores vêm com uma película de proteção especial, os quais, incorporam o prefixo, formando: IPW.  Forma construtiva - normalmente dotados de 3 ou 4 algarismos (por exemplo: B3D e B35D), sendo que a primeira letra signifa que é um motor dentro dos padrões, os números do meio signifia o uso ou não de flanges e a última letra diz em qual lado do motor está a caixa de ligação.  Carcaça que sofre uma variação comum de 63 a 355, e, acima disso, trata-se de uma aplicação especial de grande porte. Em suma, este número significa a distância entre o centro do motor e o solo. A letra que fica ao lado deste número (l,m) vem do inglês large (comprido) e medium (médio), e referem-se ao comprimento do motor.  Valores de Tensão elétrica - Os motores elétricos podem ser acionados com valores de tensões diversos, (127V, 220V, 380V, 440V e 760V), para isso, precisa-se fazer o fechamento adequado para cada tensão. Os fechamentos 21
  13. 13. não interferem na velocidade de rotação do motor, simplesmente servem para alimentar as bobinas de maneira que gerem o campo magnético necessário para movimentar o rotor, que está alojado dentro da carcaça do motor. A tensão induzida nas expiras do bobinado do motor gera um campo magnético variável, que faz com que o rotor se excite magneticamente, girando assim o eixo do motor, criando uma conversão de energia elétrica para mecânica Dentre a enorme variedade de aplicações encontradas par a os motores elétricos, podemos citar: bombas, compressores, exaustores, ventiladores, máquinas operatrizes. Eles podem ser acionados tanto através de partida direta, bem como através de conversor de frequência, soft-starter, chave de partida, transformador, etc. 2.2. Componentes de uma máquina elétrica A figura 04 abaixo mostra uma vista em corte de um motor de indução trifásico, rotor em gaiola ou em curto-circuito, com suas partes constituintes mais importantes. Ele é do tipo totalmente fechado com ventilação externa (TFVE) auto-ventilado. Figura 04: Componentes de uma máquina elétrica 22
  14. 14. 2.3. Partidas das máquinas CA A partida de um motor constitui um período transitório na sua operação ao qual estão associados alguns dos mais importantes problemas no acionamento elétrico. Ao ser ligado diretamente à rede elétrica, a tensão plena aplicada aos terminais do motor faz com que ele absorva um elevado surto inicial de corrente que chega a atingir 4 a 8 vezes o valor da sua corrente nominal. À medida que o motor se acelera, a corrente vai se reduzindo até atingir um valor estável correspondente à carga acionada. Este elevado surto de corrente, cuja duração está associada ao tempo de aceleração do motor, é denominada corrente de partida e ela pode provocar vários problemas na máquina elétrica Há vários equipamentos disponíveis no mercado, conhecidos pelo nome genérico de Chaves de Partida, que são amplamente usados para reduzir a tensão aplicada ao motor durante a partida. A escolha de cada um destes tipos de chave deve ser feita com critérios que levem em conta as restrições impostas pelo sistema elétrico que alimenta o motor, o próprio motor e a carga acionada. 2.3.1. Partida Direta O melhor método para se partir um motor é ligá-lo diretamente à rede, a plena tensão. As chaves de partida só devem ser usadas nos casos em que houver restrições à partida direta do motor. A figura 05 abaixo mostra o circuito de potência ou circuito principal e o circuito de comando da ligação de um motor, diretamente à rede, por meio de um contactor. O contactor possui um mecanismo de abertura e de fechamento dos contatos no circuito principal e, em geral, incorpora como componentes relés bimetálicos para fazer a proteção térmica do motor devido a sobrecargas. Quando a bobina do contactor, ligada à tensão do circuito de comando, é energizada os contatos móveis fecham o circuito principal ligando o motor à rede. Os contactores são freqüentemente controlados por fusíveis, botoeiras, chaves fim de curso, relés temporizadores, e outros dispositivos necessários a uma operação 23
  15. 15. segura do motor. No circuito de comando também estão presentes dispositivos de proteção semelhantes aos do circuito principal que interrompem a alimentação da bobina, desligando o motor, além de sinalizadores que indicam se o contactor está aberto ou fechado. Figura 05: Circuito principal e de comando da partida direta 2.3.2. Chave Estrela-Triângulo As chaves de partida são automáticas, isto é, os circuitos de comando possuem componentes com variadas funções (relés auxiliares, temporizadores, relés de proteção, microprocessadores, etc) que possibilitam automatizar a operação de ligar o motor com tensão reduzida e fazer, no tempo necessário, a comutação para a tensão plena. Por sua vez, os contatores eletromagnéticos possuem componentes eletrônicos que permitem ligações seguras do motor à rede elétrica. Para que uma chave estrela-triângulo possa ser usada na partida de um motor de indução trifásico, ele deve satisfazer a duas condições preliminares: 24
  16. 16.  O enrolamento do estator deve ser ligado em triângulo quando ele opera na sua condição normal, ou seja, a tensão aplicada por fase no motor é igual à tensão V entre fases da rede.  Os terminais de cada uma das fases do enrolamento do estator devem ser trazidos até a caixa de ligação do motor para permitir conexões entre eles por meio de contatores. Na partida o enrolamento do estator é ligado em estrela de modo que a tensão por fase aplicada é √3 vezes menor do que a tensão da rede, V’=V / √3. Enquanto o enrolamento estiver ligado em estrela, a corrente de partida e o conjugado serão reduzidos. No instante em que o motor atinge a velocidade em que deve ser feita a comutação do enrolamento para a tensão plena, os contatores operam, religando o enrolamento em triângulo. Portanto, quando se usa a chave estrela-triângulo na partida do motor, a corrente de partida da rede é reduzida a 1/3 da corrente de partida a plena tensão. De seu lado, o conjugado de partida fica também reduzido a 1/3 de seu valor a plena tensão pois ele é proporcional ao quadrado da tensão aplicada que é √3 menor. A montagem do circuito de partida com chave estrela-triângulo do motor de indução é mostrada na figura 06 a seguir. Figura 06: Circuito principal e de comando da chave estrela-triângulo 25
  17. 17. A aceleração do motor é dada em dois estágios na partida com chave estrela – triângulo: o primeiro a tensão é mais baixa permitindo a aceleração com menor corrente de partida, e na segunda, com o motor já em movimento, aplicase a tensão nominal, permitindo que ele passe a atuar em suas condições nominais. Essa é uma maneira barata de resolver o problema das altas correntes de partida, mas esse sistema pode ser prejudicial a sistema com grandes cargas na partida. Figura 07: Curva de comutação da chave estrela-triângulo Vê-se no exemplo da figura 07, que o surto da corrente, no momento da comutação, ultrapassa a corrente de partida reduzida pela chave. Isto se deve ao fato de a chave reduzir o conjugado de partida para 1/3 de seu valor a plena tensão e de fazer transição em circuito aberto. Se o motor aciona uma carga com conjugado resistente elevado, por exemplo, uma carga de conjugado constante com a velocidade, durante o curto período de tempo em que o motor fica desligado da rede e não há conjugado motor, o conjugado resistente prevalece e reduz a velocidade do motor. Por isto a chave estrela-triângulo não deve ser usada em motores que acionam cargas de característica constante com a velocidade. Elas devem ser usadas em motores que acionam cargas de característica parabólica, cujo conjugado resistente de partida é pequeno, da ordem de 10% do seu conjugado nominal, ou quando podem partir a vazio, sendo a carga acoplada posteriormente. 26
  18. 18. 2.3.3. Chave Soft- Start ou Chave estática Os semicondutores de potência existem há mais de 30 anos, mas até relativamente pouco tempo, eram muito caros para serem usados em chaves de partida de motores elétricos, substituindo as chaves eletromagnéticas convencionais. Porém, com a redução dos custos de produção dos semicondutores, têm surgido no mercado as chamadas chaves estáticas (soft starters) com preços mais competitivos, ampliando o seu uso nos dias atuais. Além de possibilitar a redução da tensão aplicada ao motor na partida a valores muito baixos, elas têm incorporado outras funções de controle e proteção do motor, tornando-se extremamente versáteis. O tiristor ou retificador controlado de silício (SCR - silicon controlled rectifier), que opera em dois estados estáveis, aberto ou fechado, tal como um interruptor comum, é o principal componente da chave estática. O controle da tensão aplicada, mediante o ajuste do ângulo de disparo dos tiristores, permite obter partidas e paradas suaves. Com o ajuste adequado das variáveis, o conjugado produzido é ajustado à necessidade da carga, garantindo a mínima corrente necessária para a partida. Como os tiristores operam como interruptores que permitem fluxo de corrente em um único sentido, nos circuitos de corrente alternada eles são ligados dois a dois, formando a chamada ligação antiparalela do motor, como mostrado na figura 08 abaixo. Figura 08: Ligação anti-paralela dos tiristores 27
  19. 19. Desta forma, a corrente alternada circula normalmente e, ao mesmo tempo se obtém o controle da tensão aplicada ao motor. As chaves estáticas permitem um ajuste contínuo da tensão entre 0 e 100% da tensão de linha e não têm, como as chaves eletromagnéticas convencionais, o problema do surto de corrente e conjugado quando se passa para a tensão plena. A WEG e a SIEMENS produzem chaves estáticas em modelos avançados, com várias funções. A utilização de controladores micro processados para as chaves estáticas é uma tendência geral entre os fabricantes. O uso dos micro processadores permite ampliar o número de funções de controle da chave, não se limitando a ligar e desligar o motor. Algumas destas funções são, resumidamente, as seguintes:  Função partida suave: o tempo de aceleração do motor pode ser controlado.  Função limitação de corrente: limita a corrente a valores pré-determinados  Função partida de bombas hidráulicas: reduz o chamado golpe de aríete que ocorre quando há desligamento do motor.  Função parada suave: permite que o tempo de desaceleração do motor possa ser controlado, reduzindo-se gradualmente a tensão do motor ao invés de desligá-lo da rede.  Função freio: o disparo dos tiristores pode ser feito de forma assimétrica, aplicando ao motor uma tensão desequilibrada que provoca o aparecimento de uma componente de tensão de seqüência negativa que, por sua vez, cria um conjugado de sentido oposto ao da rotação, freando o motor. O uso das chaves estáticas sempre acarreta algum tipo de problema para a operação dos motores de indução devido aos harmônicos que ela introduz no enrolamento do motor ao realizar as suas funções. Devido à alta freqüência dos harmônicos, as perdas magnéticas são maiores, fazendo com que a elevação de temperatura do motor seja maior do que quando se usam as chaves convencionais. As chaves estáticas são fontes de “poluição” dos sistemas elétrico, pois os harmônicos que elas produzem são considerados fatores que diminuem a qualidade da energia disponível. 28
  20. 20. Figura 09: Circuito principal e de comando da chave soft-start 2.3.4. Inversor de Freqüência Inversores de freqüência são equipamentos de baixo custo para o controle da velocidade de motores de indução trifásicos, o que gera uma economia de energia sem prejudicar a qualidade final do sistema. Pode-se notar que o sistema de refrigeração utiliza basicamente motores elétricos e controladores. Nos sistemas convencionais os controladores de vazão, pressão e temperatura comandam válvulas e/ou dampers de estrangulamento, desperdiçando a energia elétrica. Nos sistemas atuais, as válvulas de estrangulamento estão sendo substituídas por Inversores de frequência, acionando os motores principais. A grande vantagem de utilização de inversores é que além de gerar economia de energia também reduz o custo de instalação do sistema. 29
  21. 21. Os inversores possibilitam que os motores sejam acionados suavemente, sem trancos. Com isso, reduz-se a quebra de elementos de transmissão como correntes e rodas dentadas, ocorrências freqüentes em virtude do esforço adicional provocado pelos motores com partida direta. Figura 10: Circuito principal e de comando do inversor de frequência 2.4. Máquinas CA utilizadas na empresa A empresa possui algumas máquinas elétricas onde o acionamento é feito com corrente alternada, todas as máquinas possuem chave de partida direta, onde a corrente de partida é de 5 a 10 vezes a corrente nominal da máquina, onde essa relação Ip/In será apresentada utilizando um alicate amperímetro, onde esse mede a corrente alternada que passa pelo condutor no instante da partida e em funcionamento nominal da máquina. A seguir serão apresentadas todas as máquinas elétricas junto com os dados técnicos e uma análise do acionamento CA das mesmas. 30
  22. 22. 2.4.1. Ventiladores Industriais 2.4.1.1. Apresentação Na empresa existem 5 ventiladores industriais, como exemplo um deles é mostrado na figura 11. Figura 11: Ventilador Industrial Esses ventiladores possuem diversas funções como:  Restabelecer as condições atmosféricas num ambiente alterado pela presença do homem;  Refrigerar o ambiente no verão;  Reduzir concentrações no ar de gases vapores, Aerodispersoides em geral, nocivos ao homem, até que baixe a níveis compatíveis com a saúde.  Manter concentrações de gases, vapores e poeiras inflamáveis ou explosivos fora das faixas de inflamabilidade ou de explosividade;  Reduzir aquecimento de motores elétricos, máquinas e etc; 31
  23. 23. 2.4.1.2. Dados Técnicos do Ventilador Seus dados técnicos é apresentado na figura 12 abaixo, onde é possível verificar a potência de funcionamento de 200 W. Figura 12: Dados técnicos do ventilador 2.4.1.3. Análise do acionamento do Ventilador Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal do ventilador o alicate amperímetro foi colocado em um dos condutores elétricos, conforme mostrado na figura 13 abaixo, Figura 13: Análise do acionamento do ventilador 32
  24. 24. Foi ligado o ventilador utilizando uma chave de partida direta, no instante do acionamento o alicate amperímetro mediu 0,06A, ou seja, a corrente de partida do ventilador de 200W foi de Ip = 0,06A. Com o ventilador já em funcionamento e finalizado o tempo de estabilização ou acomodação da corrente foi medida novamente a corrente, essa é a corrente nominal do ventilador que foi de In= 0,02A, essa medição é mostrada na figura 14 abaixo. Figura 14: Corrente nominal do ventilador Analisando os dados obtidos temos,Ip = 0,06A e In= 0,02A, a relação Ip/In é de 3, ou seja, com esse acionamento com chave de partida direta a corrente de partida é 3X maior que a corrente nominal do ventilador. 33
  25. 25. 2.4.2. Compressor de Ar 2.4.2.1. Apresentação Na empresa existe 1 compressor de ar, como é mostrado na figura 15 abaixo, Figura 15: Compressor de ar 2.4.2.2. Dados Técnicos do Compressor de ar Seus dados técnicos é apresentado na figura 16 abaixo, onde é possível verificar a potência de funcionamento de 3.700 W. 34
  26. 26. Figura 16: Dados técnicos do compressor de ar 35
  27. 27. 2.4.2.3. Análise do acionamento do compressor Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal do compressor de ar o alicate amperímetro foi colocado em um dos condutores elétricos, conforme mostrado na figura 17 abaixo, Figura 17: Análise do acionamento do compressor de ar Foi ligado o compressor de ar utilizando uma chave de partida direta, no instante do acionamento o alicate amperímetro mediu 17,1A, ou seja, a corrente de partida do compressor de ar de 3.700W foi de Ip = 17,1A. Com o compressor já em funcionamento e finalizado o tempo de estabilização ou acomodação da corrente foi medida novamente a corrente, essa é a corrente nominal do compressor de ar que foi de In= 3,2A, essa medição é mostrada na figura 18 abaixo. 36
  28. 28. Figura 18: Corrente nominal do compressor de ar Analisando os dados obtidos temos,Ip = 17,1A e In= 3,2A, a relação Ip/In é de 5,34, ou seja, com esse acionamento com chave de partida direta a corrente de partida é 5,34 X maior que a corrente nominal do ventilador. 2.4.3. Máquina de Policorte Industrial 2.4.3.1. Apresentação Na empresa existe 1 máquina policorte, como é mostrado na figura 19 abaixo, Figura 19: Máquina policorte industrial 37
  29. 29. 2.4.3.2. Dados Técnicos da Máquina Policorte Seus dados técnicos é apresentado na figura 20 abaixo, onde é possível verificar a potência de funcionamento de 2.200 W. Figura 20: Dados técnicos da máquina policorte industrial 2.4.3.3. Análise do acionamento da Máquina Policorte Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal da máquina policorte industrial o alicate amperímetro foi colocado em um dos condutores elétricos, conforme mostrado na figura 21 abaixo, Figura 21: Análise do acionamento da máquina policorte industrial 38
  30. 30. Foi ligada a máquina policorte utilizando uma chave de partida direta, como mostrada na figura 22 abaixo, Figura 22: Chave de partida da máquina policorte industrial No instante do acionamento o alicate amperímetro mediu 14,1A, ou seja, a corrente de partida da máquina policorte de 2.200W foi de Ip = 14,1A. Com a máquina policorte já em funcionamento e finalizado o tempo de estabilização ou acomodação da corrente foi medida novamente a corrente, essa é a corrente nominal da máquina policorte que foi de In= 2,6A, essa medição é mostrada na figura 23 abaixo. Figura 23: Corrente nominal da máquina policorte 39
  31. 31. Analisando os dados obtidos temos, Ip = 14,1A e In= 2,6A, a relação Ip/In é de 5,42, ou seja, com esse acionamento com chave de partida direta a corrente de partida é 5,42 X maior que a corrente nominal. 2.4.4. Máquina Furadeira Vertical 2.4.4.1. Apresentação Na empresa existe 1 máquina furadeira vertical, como é mostrado na figura 24 abaixo, Figura 24: Máquina Furadeira Vertical 2.4.4.2. Dados Técnicos da Máquina Furadeira Seus dados técnicos é apresentado na figura 25 abaixo, onde é possível verificar a potência de funcionamento de 1.100 W. 40
  32. 32. Figura 25: Dados técnicos da máquina furadeira vertical 2.4.4.3. Análise do acionamento da Furadeira Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal da máquina furadeira vertical o alicate amperímetro foi colocado em um dos condutores elétricos, conforme mostrado na figura 26 abaixo, Figura 26: Análise do acionamento da máquina furadeira vertical 41
  33. 33. Foi ligada a máquina policorte utilizando uma chave de partida direta, como mostrada na figura 27 abaixo, Figura 27: Chave de partida da máquina furadeira vertical No instante do acionamento o alicate amperímetro mediu 6,4A, ou seja, a corrente de partida da máquina furadeira vertical de 1.100W foi de Ip = 6,4A. Com a máquina furadeira vertical já em funcionamento e finalizado o tempo de estabilização ou acomodação da corrente foi medida novamente a corrente, essa é a corrente nominal da máquina furadeira vertical que foi de In= 1,5A, essa medição é mostrada na figura 28 abaixo. Figura 28: Corrente nominal da máquina furadeira vertical 42
  34. 34. Analisando os dados obtidos temos, Ip = 6,4A e In= 1,5A, a relação Ip/In é de 4,27, ou seja, com esse acionamento com chave de partida direta a corrente de partida é 4,27 X maior que a corrente nominal. 2.4.5. Ar Condicionado 2.4.5.1. Apresentação Na empresa existem 4 ar condicionados de 30.000 BTU ou 4.000W, como é mostrado na figura 29 abaixo, Figura 29: Ar Condicionado 2.4.5.2. Dados Técnicos do Ar condicionado Seus dados técnicos é apresentado na figura 30 abaixo, onde é possível verificar a potência de funcionamento de 30.000 BTU ou 4.000W. 43
  35. 35. Figura 30: Dados técnicos do ar condicionado 2.4.5.3. Análise do acionamento do ar condicionado Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal do ar condicionado, o alicate amperímetro foi colocado em um dos condutores elétricos, conforme mostrado na figura 31 abaixo, Figura 31: Análise do acionamento do ar condicionado 44
  36. 36. Foi ligado o ar condicionado utilizando uma chave de partida direta, no instante do acionamento o alicate amperímetro mediu 12,6A, ou seja, a corrente de partida do ar condicionado de 4.000W foi de Ip = 12,6A. Com o ar condicionado já em funcionamento e finalizado o tempo de estabilização ou acomodação da corrente foi medida novamente a corrente, essa é a corrente nominal do compressor de ar que foi de In= 3,7A, essa medição é mostrada na figura 32 abaixo. Figura 32: Corrente nominal do ar condicionado Analisando os dados obtidos temos, Ip = 12,6A e In= 3,7A, a relação Ip/In é de 3,40, ou seja, com esse acionamento a corrente de partida é 3,40 X maior que a corrente nominal. 2.4.6. Furadeira 2.4.6.1. Apresentação Na empresa existem 4 furadeiras de 600W, como é mostrado na figura 33 abaixo, 45
  37. 37. Figura 33: Furadeira 2.4.6.2. Dados Técnicos da Furadeira Seus dados técnicos é apresentado na figura 34 abaixo, onde é possível verificar a potência de funcionamento de 600W. Figura 34: Dados técnicos da furadeira 46
  38. 38. 2.4.6.3. Análise do acionamento da furadeira Para medir a corrente CA de partida e a corrente CA nominal da furadeira, o alicate amperímetro foi colocado em um dos condutores elétricos, conforme mostrado na figura 35 e figura 36 abaixo, Figura 35: Análise do acionamento da furadeira Figura 36: Posicionamento do alicate amperímetro 47
  39. 39. Foi ligado a furadeira, no instante do acionamento o alicate amperímetro mediu 3,2A, ou seja, a corrente de partida da furadeira de 600W foi de Ip = 3,2A. Com a furadeira já em funcionamento e finalizado o tempo de estabilização ou acomodação da corrente foi medida novamente a corrente, essa é a corrente nominal do compressor de ar que foi de In= 1,8A, essa medição é mostrada na figura 37 abaixo. Figura 37: Corrente nominal da furadeira Analisando os dados obtidos temos, Ip = 3,2A e In= 1,8A, a relação Ip/In é de 1,78, ou seja, com esse acionamento a corrente de partida é 1,78 X maior que a corrente nominal. 48
  40. 40. 2.5. Tabela comparativa das máquinas CA Corrente de Máquina CA Potência Corrente Partida (Ip) Nominal (In) Relação Ip/In Ventilador 200 W 0,06A 0,02A 3 3.700W 17,1 A 3,2 A 5,4 2.200W 14,1 A 2,6 A 5,42 1.100W 6,4 A 1,6 A 4,27 Ar Condicionado 4.000W 12,6 A 3,7 A 3,4 Furadeira 200 W 3,2 A 1,8 A 1,78 Industrial Compressor de ar Máquina Policorte Industrial Máquina Furadeira Vertical Tabela 01: Dados das máquinas 49
  41. 41. 3. Análise de dados Analisando os dados obtidos foi possível observar que a relação entre a corrente de partida e a corrente nominal, varia entre valores de 1,78 a 5,42. Relações Ip/In acima de 3, é devido ao tipo de acionamento com chave de partida direra, onde a máquina é ligada diretamente a fase da rede elétrica, o que dá um pico de corrente para tirar a máquina da inércia e entrar em funcionamento. As máquinas onde ocorreu as maiores relações entre a corrente de partida e a corrente nominal, foram a máquina policorte industrial e o compressor de ar, com Ip/In de 5,4 e 5, respectivamente. Se essas máquinas ao invés de usar a chave de partida direta, utiliza se um acionamento com uma chave estrelatriângulo, a corrente de partida dessas máquinas cairiam de 14,1A para 4,7A, para a máquina policorte industrial e 17,1A para 5,7A, pois como apresentado na conceituação teórica no item 2.3.2, a chave estrela-triângulo reduz a corrente de partida da máquina em 1/3, o que reduz economicamente a conta de luz e aumenta o tempo de vida da máquina. 50
  42. 42. 4. Conclusão Assim com esse projeto podemos concluir que as máquinas de acionamento CA são equipamentos essenciais para o funcionamento das instalações industriais, onde existe uma grande variedade de funções como exemplo o compressor de ar, que utiliza uma máquina elétrica C As máquinas elétricas CA são os mais importantes acionadores industriais. Eles apresentam sobre os demais acionadores diversas vantagens tais como: • São fabricados para qualquer potência. • Sua velocidade pode ser controlada dentro de uma ampla faixa. • Os componentes que fazem este controle são todos padronizados: relés, contatores, chaves automáticas, inversores, etc. • Permitem um elevado grau de automação dos processos industriais. • Os controles podem ser feitos junto ao motor ou à distância. • São de fácil manutenção e reposição. A correta seleção de motores para realizar um acionamento, principalmente nas plantas industriais, constitui um dos mais importantes problemas da eletrotécnica aplicada, pelos aspectos técnicos e econômicos envolvidos. 5. Referências Bibliográficas [1] BUSTAMANTE, Èderson e SILVA, Márcio José da. – Apostila - “Acionamento elétricos”. Curso de Engenharia Elétrica – Curso de Engenharia de Controle e Automação - IPUC, Belo Horizonte, 2006. [2] CARVALHO, Guilherme, BREY, Rodrigo e MEIRA, Rodrigo. - Prática - “Partida de Motores”, Curso de Engenharia de Controle e Automação, PUCMINAS, Belo Horizonte, Junho de 2010 51

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