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Soft starter - apostila

Apostila Didática. Apresenta características de funcionamento da Soft Starter, bem como a configuração de seus principais parâmetros.

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS
(IFG)
CAMPUS JATAÍ
Acionamentos Elétricos
Partida Suave – Soft Starter
Prof. Dr. André Luiz Silva Pereira
Alunos: Murilo Zanotto
Lélio Souza Lima
Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter
2
Sumário		
1. Introdução ......................................................................................................................................... 3
2. Soft-Starter........................................................................................................................................ 3
2.1. Funcionamento .......................................................................................................................... 5
2.1.1 Circuito de Potência ................................................................................................................ 7
2.1.2 Circuito de Controle................................................................................................................ 7
2.3 Vantagens .................................................................................................................................. 9
2.4 Desvantagens............................................................................................................................. 9
2.5 Sensibilidade a Sequencia de Fase .......................................................................................... 10
2.6 Plug – in................................................................................................................................... 10
2.7 Economia de Energia............................................................................................................... 10
2.8 Tipos de Controle da Soft – Starter ......................................................................................... 10
2.8.1 Controladores de torque. ....................................................................................................... 10
2.8.2 Controladores de tensão em malha aberta........................................................................ 11
2.8.3 Controladores de tensão em malha fechada ..................................................................... 11
2.8.4 Controladores de corrente em malha fechada .................................................................. 11
2.9 Tipos de Ligação – SSW04 WEG ........................................................................................... 12
2.10 Interligação em Redes Rápidas................................................................................................ 14
2.11 Principais Funções................................................................................................................... 15
2.12 Recursos de uma Soft-Starter .................................................................................................. 15
2.13 Energização da Soft-Starter / Colocação em funcionamento .................................................. 22
2.13.1 Colocação em funcionamento – Operação pela HMI-3P................................................. 23
2.13.2 Colocação em funcionamento – Operação via bornes ..................................................... 24
2.14 Parâmetros mínimos a serem ajustados:.................................................................................. 26
2.15 Programação e parametrização da Soft-Starter........................................................................ 27
2.15.1 Uso da HMI...................................................................................................................... 27
2.15.2 Alteração de parâmetros................................................................................................... 29
2.16 Soft-Starter SSW-04 instalada em bancada didática ............................................................... 31
3 Conclusão....................................................................................................................................... 32
4 Referências bibliográficas.............................................................................................................. 33
Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter
3
1. Introdução
Com a crescente necessidade na otimização de sistemas e processos industriais, algumas
técnicas foram desenvolvidas, principalmente levando em consideração conceitos e tendências
voltadas para a automação industrial.
Em todos os métodos de partida, o que se procura são maneiras de lidar com os “transitórios” de
partida (elétricos e mecânicos), e, assim, alcançar com sucesso, e com o mínimo de distúrbio, o
funcionamento estável do sistema.
Logo podemos agrupar os métodos de partida de motores trifásicos em:
a) Aqueles em que a tensão aplicada ao motor é a tensão plena da rede (partida direta)
b) Aqueles em que a tensão aplicada ao motor é a tensão plena, entretanto a ligação das bobinas
do motor leva a uma tensão menor em cada bobina (chaves estrela- triângulo e série- paralela)
c) Aqueles em que a tensão aplicada ao motor é efetivamente reduzida (chaves compensadoras e
Soft- Starter)
A Soft-Starter hoje já é uma alternativa plenamente consolidada para partidas e paradas de motores
trifásicos de indução.
A evolução dos processos e máquinas criou um ambiente propício ao acionamento suave, controlado e
com múltiplos recursos disponibilizados pelo controle digital.
Além disso, há uma maior consciência de que nossos recursos exigem conservação cuidadosa, o que
faz da Soft-Starter um equipamento em sintonia com o cenário energético atual, colaborando para o
uso racional de energia elétrica em nossas instalações.
2. Soft-Starter
Soft-Starter é um dispositivo eletrônico composto de pontes de tiristores (SCRs na
configuração antiparalela) acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a tensão de partida de
motores de corrente alternada trifásicos. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores e
motores de elevada potência cuja aplicação exija a variação de velocidade.
A Soft-Starter controla a tensão sobre o motor através do circuito de potência, constituído por seis
SCRs, variando o ângulo de disparo dos mesmos e consequentemente variando a tensão eficaz
aplicada ao motor. Assim, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma
"partida suave" (soft start em inglês), de forma a não provocar quedas de tensão elétrica bruscas na
rede de alimentação, como ocorre em partidas diretas.
Deste modo consegue-se manter a corrente de partida próxima da nominal e com suave aceleração, de
acordo com a necessidade. Costuma usar a tecnologia chamada by-pass a qual, após o motor partir e
receber toda a tensão da rede, liga-se um contator que substitui os módulos de tiristores, evitando
Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter
4
sobreaquecimento dos mesmos. Na figura 1 tem-se a curva característica do torque em relação à
corrente do motor com partida suave.
Onde:
a) Corrente de partida direta
b) Corrente de partida com Soft-Starter
c) Conjugado com partida direta
d) Conjugado com Soft-Starter
e) Conjugado da carga
Figura 1 – Comparativo entre métodos de partida
Além da vantagem do controle da corrente durante a partida, a chave eletrônica apresenta também a
vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arco elétrico, como nas chaves eletromecânicas.
Este é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas, pois sua vida útil é mais longa, assim como dos
componentes e acessórios (fusíveis, contatores, cabos, etc.). Ainda, como recurso adicional, a Soft-
Starter apresenta a possibilidade de efetuar a desaceleração suave para cargas de baixa inércia.
Destinadas ao controle da partida de motores elétricos de corrente alternada, são utilizadas
basicamente para partidas de motores de indução CA tipo gaiola, em substituição aos métodos estrela-
triângulo, chave compensadora ou partida direta (ver figura 1). Tem a vantagem de não provocar
trancos no sistema, limitar a corrente de partida, evitar picos de corrente e ainda incorporar parada
suave e proteções.
Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter
5
2.1. Funcionamento
O Soft-Starter é capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, bem como sua
frenagem. São utilizados basicamente para partidas de motores de indução CA (corrente alternada) tipo
gaiola, em substituição aos métodos estrela-triângulo, chave compensadora ou partida direta. Tem a
vantagem de não provocar trancos no sistema, limitar a corrente de partida, evitar picos de corrente e
ainda incorporar parada suave e proteções.
Estas chaves contribuem para a redução dos esforços sobre acoplamentos e dispositivos de transmissão
durante as partidas e para o aumento da vida útil do motor e equipamentos mecânicos da máquina
acionada, devido à eliminação de choques mecânicos. Também contribui para a economia de energia,
sendo muito utilizada em sistemas de refrigeração e em bombeamento.
Seu princípio de funcionamento baseia-se em componentes estáticos: tiristores. O esquema genérico de
um Soft-Starter é mostrado na figura 2 abaixo:
Figura 2 – Esquema de um Soft-Starter implementado com 6 tiristores
para acionar um motor de indução trifásico (MIT)
Através do ângulo de condução dos tiristores, a tensão na partida é reduzida, diminuindo os picos de
corrente gerados pela inércia da carga mecânica.
Um dos requisitos do Soft-Starter é controlar a potência do motor, sem, entretanto alterar sua
frequência (velocidade de rotação). Para que isso ocorra, o controle de disparo dos SCRs (tiristores)
atua em dois pontos: controle por tensão zero e controle de corrente zero.
O circuito de controle deve temporizar os pulsos de disparo a partir do último valor de zero da forma
de onda, tanto da tensão como da corrente. O sensor pode ser um transformador de corrente que pode
ser instalado em uma única fase (nesse caso, o sistema mede somente o ponto de cruzamento de uma
fase), ou um para cada fase.
Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter
6
Figura 3 – Diagrama de blocos de um Soft-Starter
Figura 4 – Bloco diagrama simplificado da SSW-04
No circuito de potência, a tensão da rede é controlada através de 6 tiristores, que possibilitam a
variação do ângulo de condução das tensões que alimentam o motor. Para alimentação eletrônica
interna, utiliza-se uma fonte linear com várias tensões, alimentada independente da potência.

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Soft starter - apostila

  • 1. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS (IFG) CAMPUS JATAÍ Acionamentos Elétricos Partida Suave – Soft Starter Prof. Dr. André Luiz Silva Pereira Alunos: Murilo Zanotto Lélio Souza Lima
  • 2. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 2 Sumário 1. Introdução ......................................................................................................................................... 3 2. Soft-Starter........................................................................................................................................ 3 2.1. Funcionamento .......................................................................................................................... 5 2.1.1 Circuito de Potência ................................................................................................................ 7 2.1.2 Circuito de Controle................................................................................................................ 7 2.3 Vantagens .................................................................................................................................. 9 2.4 Desvantagens............................................................................................................................. 9 2.5 Sensibilidade a Sequencia de Fase .......................................................................................... 10 2.6 Plug – in................................................................................................................................... 10 2.7 Economia de Energia............................................................................................................... 10 2.8 Tipos de Controle da Soft – Starter ......................................................................................... 10 2.8.1 Controladores de torque. ....................................................................................................... 10 2.8.2 Controladores de tensão em malha aberta........................................................................ 11 2.8.3 Controladores de tensão em malha fechada ..................................................................... 11 2.8.4 Controladores de corrente em malha fechada .................................................................. 11 2.9 Tipos de Ligação – SSW04 WEG ........................................................................................... 12 2.10 Interligação em Redes Rápidas................................................................................................ 14 2.11 Principais Funções................................................................................................................... 15 2.12 Recursos de uma Soft-Starter .................................................................................................. 15 2.13 Energização da Soft-Starter / Colocação em funcionamento .................................................. 22 2.13.1 Colocação em funcionamento – Operação pela HMI-3P................................................. 23 2.13.2 Colocação em funcionamento – Operação via bornes ..................................................... 24 2.14 Parâmetros mínimos a serem ajustados:.................................................................................. 26 2.15 Programação e parametrização da Soft-Starter........................................................................ 27 2.15.1 Uso da HMI...................................................................................................................... 27 2.15.2 Alteração de parâmetros................................................................................................... 29 2.16 Soft-Starter SSW-04 instalada em bancada didática ............................................................... 31 3 Conclusão....................................................................................................................................... 32 4 Referências bibliográficas.............................................................................................................. 33
  • 3. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 3 1. Introdução Com a crescente necessidade na otimização de sistemas e processos industriais, algumas técnicas foram desenvolvidas, principalmente levando em consideração conceitos e tendências voltadas para a automação industrial. Em todos os métodos de partida, o que se procura são maneiras de lidar com os “transitórios” de partida (elétricos e mecânicos), e, assim, alcançar com sucesso, e com o mínimo de distúrbio, o funcionamento estável do sistema. Logo podemos agrupar os métodos de partida de motores trifásicos em: a) Aqueles em que a tensão aplicada ao motor é a tensão plena da rede (partida direta) b) Aqueles em que a tensão aplicada ao motor é a tensão plena, entretanto a ligação das bobinas do motor leva a uma tensão menor em cada bobina (chaves estrela- triângulo e série- paralela) c) Aqueles em que a tensão aplicada ao motor é efetivamente reduzida (chaves compensadoras e Soft- Starter) A Soft-Starter hoje já é uma alternativa plenamente consolidada para partidas e paradas de motores trifásicos de indução. A evolução dos processos e máquinas criou um ambiente propício ao acionamento suave, controlado e com múltiplos recursos disponibilizados pelo controle digital. Além disso, há uma maior consciência de que nossos recursos exigem conservação cuidadosa, o que faz da Soft-Starter um equipamento em sintonia com o cenário energético atual, colaborando para o uso racional de energia elétrica em nossas instalações. 2. Soft-Starter Soft-Starter é um dispositivo eletrônico composto de pontes de tiristores (SCRs na configuração antiparalela) acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a tensão de partida de motores de corrente alternada trifásicos. Seu uso é comum em bombas centrífugas, ventiladores e motores de elevada potência cuja aplicação exija a variação de velocidade. A Soft-Starter controla a tensão sobre o motor através do circuito de potência, constituído por seis SCRs, variando o ângulo de disparo dos mesmos e consequentemente variando a tensão eficaz aplicada ao motor. Assim, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando uma "partida suave" (soft start em inglês), de forma a não provocar quedas de tensão elétrica bruscas na rede de alimentação, como ocorre em partidas diretas. Deste modo consegue-se manter a corrente de partida próxima da nominal e com suave aceleração, de acordo com a necessidade. Costuma usar a tecnologia chamada by-pass a qual, após o motor partir e receber toda a tensão da rede, liga-se um contator que substitui os módulos de tiristores, evitando
  • 4. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 4 sobreaquecimento dos mesmos. Na figura 1 tem-se a curva característica do torque em relação à corrente do motor com partida suave. Onde: a) Corrente de partida direta b) Corrente de partida com Soft-Starter c) Conjugado com partida direta d) Conjugado com Soft-Starter e) Conjugado da carga Figura 1 – Comparativo entre métodos de partida Além da vantagem do controle da corrente durante a partida, a chave eletrônica apresenta também a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem arco elétrico, como nas chaves eletromecânicas. Este é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas, pois sua vida útil é mais longa, assim como dos componentes e acessórios (fusíveis, contatores, cabos, etc.). Ainda, como recurso adicional, a Soft- Starter apresenta a possibilidade de efetuar a desaceleração suave para cargas de baixa inércia. Destinadas ao controle da partida de motores elétricos de corrente alternada, são utilizadas basicamente para partidas de motores de indução CA tipo gaiola, em substituição aos métodos estrela- triângulo, chave compensadora ou partida direta (ver figura 1). Tem a vantagem de não provocar trancos no sistema, limitar a corrente de partida, evitar picos de corrente e ainda incorporar parada suave e proteções.
  • 5. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 5 2.1. Funcionamento O Soft-Starter é capaz de controlar a potência do motor no instante da partida, bem como sua frenagem. São utilizados basicamente para partidas de motores de indução CA (corrente alternada) tipo gaiola, em substituição aos métodos estrela-triângulo, chave compensadora ou partida direta. Tem a vantagem de não provocar trancos no sistema, limitar a corrente de partida, evitar picos de corrente e ainda incorporar parada suave e proteções. Estas chaves contribuem para a redução dos esforços sobre acoplamentos e dispositivos de transmissão durante as partidas e para o aumento da vida útil do motor e equipamentos mecânicos da máquina acionada, devido à eliminação de choques mecânicos. Também contribui para a economia de energia, sendo muito utilizada em sistemas de refrigeração e em bombeamento. Seu princípio de funcionamento baseia-se em componentes estáticos: tiristores. O esquema genérico de um Soft-Starter é mostrado na figura 2 abaixo: Figura 2 – Esquema de um Soft-Starter implementado com 6 tiristores para acionar um motor de indução trifásico (MIT) Através do ângulo de condução dos tiristores, a tensão na partida é reduzida, diminuindo os picos de corrente gerados pela inércia da carga mecânica. Um dos requisitos do Soft-Starter é controlar a potência do motor, sem, entretanto alterar sua frequência (velocidade de rotação). Para que isso ocorra, o controle de disparo dos SCRs (tiristores) atua em dois pontos: controle por tensão zero e controle de corrente zero. O circuito de controle deve temporizar os pulsos de disparo a partir do último valor de zero da forma de onda, tanto da tensão como da corrente. O sensor pode ser um transformador de corrente que pode ser instalado em uma única fase (nesse caso, o sistema mede somente o ponto de cruzamento de uma fase), ou um para cada fase.
  • 6. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 6 Figura 3 – Diagrama de blocos de um Soft-Starter Figura 4 – Bloco diagrama simplificado da SSW-04 No circuito de potência, a tensão da rede é controlada através de 6 tiristores, que possibilitam a variação do ângulo de condução das tensões que alimentam o motor. Para alimentação eletrônica interna, utiliza-se uma fonte linear com várias tensões, alimentada independente da potência.
  • 7. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 7 Figura 5 – Lay-out do cartão eletrônico de controle CCS4.00 ou CCS4.01 Observa-se por este diagrama que é possível dividir a estrutura de um Soft-Starter em duas partes, o circuito de potência e o circuito de controle. 2.1.1 Circuito de Potência Este circuito é por onde circula a corrente que é fornecida para o motor. É constituído basicamente pelos SCRs, suas proteções e os transformadores de corrente (TCs). O circuito RC representado no diagrama é conhecido como circuito snubber, e tem como função fazer a proteção dos SCRs contra dv/dt. Os transformadores de corrente fazem a manutenção do valor de corrente em níveis pré-definidos (função limitação de corrente ativada). 2.1.2 Circuito de Controle É no bloco de controle que estão os circuitos responsáveis pelo comando, monitoração e proteção dos componentes do circuito de potência, bem como os circuitos utilizados para comando, sinalização e interface homem-máquina que serão configurados pelo usuário em função da aplicação. Atualmente a maioria das chaves Soft-Starters disponíveis no mercado são microprocessadas, sendo assim, totalmente digitais. Alguns fabricantes ainda produzem alguns modelos com controle analógico, mais no sentido de oferecer uma opção mais barata para aplicações onde não sejam necessárias funções mais sofisticadas.
  • 8. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 8 Para que a partida do motor ocorra de modo suave, o usuário deve parametrizar a tensão inicial (Vp ) de modo que ela assuma o menos valor possível suficiente para iniciar o movimento da carga. A partir daí, a tensão subirá linearmente segundo um tempo também parametrizado (tr ) até atingir o valor nominal. Isso é mostrado na figura 6: Figura 6 – Curva de aceleração de um MIT usando Soft-Starter Na frenagem, a tensão deve ser reduzida instantaneamente a um valor ajustável (Vt ), que deve ser parametrizado no nível em que o motor inicia a redução da rotação. A partir desse ponto, a tensão diminui linearmente (rampa ajustável (tr )) até a tensão final Vz , quando o motor parar de girar. Nesse instante, a tensão é desligada. Veja a figura seguinte: Figura 7 – Curva de desaceleração de um MIT usando Soft-Starter
  • 9. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 9 Alguns fabricantes projetam seus Soft-Starters para controlar apenas duas fases (R e S, por exemplo), utilizando a terceira como referência. Essa técnica, que é mostrada na figura abaixo, simplifica o circuito de controle e, consequentemente, diminui o custo do produto. Figura 8 – Esquema Soft-Starter com apenas duas fases controladas 2.3 Vantagens • Corrente de partida próxima a corrente nominal • Não existe limitação no número de manobras/hora • Torque de partida próximo do torque nominal • Longa vida útil pois não possui partes eletromecânicas móveis • Pode ser empregada também para desacelerar o motor 2.4 Desvantagens • Dissipação de potência: o Gera aquecimento por efeito Joule nos tiristores; o Exigem métodos eficientes de ventilação forçada; o Solução: contador by-pass. • Sensibilidade a surtos de tensão: semicondutores e eletrônica; • Possibilidade de geração de interferência eletromagnética; • Produção de distúrbios harmônicos, principalmente durante a partida; • Necessita de proteção especial no alimentador: fusíveis de atuação ultra-rápida; • Pouca resistência a curto-circuitos na carga acionada.
  • 10. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 10 2.5 Sensibilidade a Sequencia de Fase Os Soft-Starters podem ser configurados para operarem somente se a sequência de fase estiver correta. Este recurso assegura a proteção principalmente mecânica, para cargas que não podem girar em sentido contrário (bombas, por exemplo). Quando há a necessidade de reversão, podemos fazê-la com contatoras externas ao Soft-Starter. 2.6 Plug – in O plug-in é um conjunto de facilidades que podem ser disponibilizadas no Soft-Starter por meio de um módulo extra, ou de parâmetros, como relé eletrônico, frenagem CC ou CA, dupla rampa de aceleração para motores de duas velocidades e realimentação de velocidade para aceleração independente das flutuações de carga. 2.7 Economia de Energia A maioria dos Soft-Starters modernos tem um circuito de economia de energia. Essa facilidade reduz a tensão aplicada para motores a vazio, diminuindo as perdas no entreferro, que são a maior parcela de perda nos motores com baixas cargas. Uma economia significante pode ser experimentada para motores que operam com cargas de até 50% da potência do motor. Entretanto, essa função gera corrente harmônica indesejável na rede, devido abertura do ângulo de condução para diminuição da tensão. 2.8 Tipos de Controle da Soft – Starter Como já se sabe o termo Soft-Starter está relacionado às partidas suaves de motores, mas existem diferenças significativas entre os métodos e os benefícios que os acompanham. Os Soft- Starters podem ser divididos da seguinte maneira: controladores de torque; controladores de tensão em malha aberta; controladores de tensão em malha fechada e controladores de corrente em malha fechada. 2.8.1 Controladores de torque. Promovem apenas a redução do torque de partida. Dependendo do tipo, eles podem controlar apenas uma ou duas fases. Como consequência não existe controle sobre a corrente de partida como é conseguido com os tipos mais modernos de Soft-Starter. Os controladores de torque com apenas uma fase devem ser utilizados com contator e relé de sobrecarga. Eles são apropriados para aplicações pequenas. O controle trifásico deve ser usado para partidas frequentes ou com cargas de alta inércia,
  • 11. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 11 pois os controladores monofásicos causam um aquecimento extra na partida. Isso acontece porque as tensões nas bobinas, que não são controladas, ficam sob a tensão nominal. Essa corrente circula por um período maior do que durante uma partida direta resultando num sobreaquecimento do motor. Para os controladores com duas fases devem ser usados com um relé de sobrecarga, mas podem parar e partir o motor sem um contator, entretanto a tensão continua presente no motor mesmo que ele não esteja rodando. Se instalado desta maneira, é importante assegurar medidas de segurança. 2.8.2 Controladores de tensão em malha aberta Controlam todas as três fases e têm todos os benefícios fornecidos pelos Soft-Starters. Esses sistemas controlam a tensão aplicada no motor de maneira pré-configurada e não tem nenhuma realimentação de corrente. O desempenho da partida é conseguido configurando-se parâmetros com tensão inicial, tempo de rampa e tempo de rampa duplo. A parada suave também está disponível. Devem ser usados com relés de sobrecarga. 2.8.3 Controladores de tensão em malha fechada São uma variante do sistema de malha aberta. Eles recebem realimentação da corrente de partida do motor e usam essa informação para cessar a rampa de partida do motor quando a corrente de limite configurada pelo usuário é atingida. O usuário tem as mesmas configurações do sistema de malha aberta com a adição do limite de corrente. 2.8.4 Controladores de corrente em malha fechada São os mais avançados de todos. Diferentemente do sistema de tensão em malha fechada, eles usam a corrente como referência principal. As vantagens dessa aproximação são controle preciso da corrente de partida e fácil ajuste. Muitos ajustes do usuário podem ser feitos automaticamente por sistemas baseados em corrente.
  • 12. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 12 2.9 Tipos de Ligação – SSW04 WEG
  • 13. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 13 De acordo com especificações do fabricante: • Na ligação padrão (3 cabos) o motor pode ser conectado tanto em ligação estrela ou triângulo; • Para uma mesma potência do motor, na ligação tipo dentro do delta do motor (6 cabos), a Soft- Starter é menor do que a Soft-Starter na ligação tipo padrão (3 cabos). Essa característica muda a relação entre as correntes nominais da Soft-Starter e do motor. A saber, nesta ligação, pode-se usar a Soft-Starter com sua corrente nominal dimensionada da seguinte forma: a) 1,50 vezes a corrente nominal do motor, durante a partida; b) 1,73 vezes a corrente nominal do motor, em tensão plena. Durante a partida a relação é menor devido as características comuns a este tipo de ligação (dentro do delta do motor) o tiristor da Soft-Starter necessita conduzir a mesma corrente em um período de tempo menor, elevando com isto as perdas no tiristor durante a partida. Para ligação “dentro do delta do motor (6 cabos)”, o transformador de alimentação deverá ter o secundário ligado em estrela aterrado. ACIONAMENTOS TÍPICOS (LIGAÇÃO 3 CABOS)
  • 14. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 14 2.10 Interligação em Redes Rápidas As Soft-Starters SSW04 podem opcionalmente se interligados em redes de comunicação rápidas “Fieldbus”, através dos protocolos padronizados mais difundidos mundialmente podendo ser: a) Profibus DP b) Devicenet c) Modbus RTU
  • 15. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 15 2.11 Principais Funções 2.12 Recursos de uma Soft-Starter As Soft-Starter existentes no mercado são normalmente equipadas com interfaces homem- máquina HMI, painel de Led’s para informar o status do sistema e software de programação. No caso deste trabalho, a SSW04 possui: • Entradas e saídas de potência; • Entradas digitais; • 3 saídas a relé – 250 V; • HMI e indicação por LED; • Software de rede, parametrização e análise do sistema; • Podem ser operados pela HMI e via bornes. Oferecem alguns recursos importantes, dentre os principais podemos destacar: • Proteção do motor (sobrecarga, sobrecorrente, falta de fase, curto-circuito entre fases, motor não conectado);
  • 16. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 16 • Sensibilidade à sequência de fases, importante em casos de motores que podem ter apenas um sentido de rotação; • Plug-in que é um conjunto de aplicativos que podem disponibilizados no Soft-Starter através de módulos extras, ou através de parâmetros; • Circuitos de economia de energia. As Soft-Starter SSW-04 tem vários parâmetros, os quais para facilitar a descrição foram agrupados por características e funções: • Parâmetros de regulação: São os valores ajustáveis a serem utilizados pelas funções da Soft- Starter; • Parâmetros do motor: Define características nominais do motor; • Parâmetros de configuração: Definem as características da Soft-Starter, as funções a serem executadas, bem como as funções das entradas e saídas; • Parâmetros de leitura: Variáveis que podem ser visualizadas no display, mas não podem ser alteradas pelo usuário. São informações do sistema. Estes parâmetros são: • Parâmetros de regulação: P00, P01, P02, P03, P04, P11, P12, P13, P14, P15, P22, P23, P31, P33, P34, P35, P36, P41, P42, P45 e P47; • Parâmetros do motor: P21, P25, P26 e P27; • Parâmetros de configuração: P43, P44, P46, P50, P51, P52, P53, P54, P55, P61, P62, P63 e P64; • Parâmetros de leitura: P71, P72, P73, P74, P75, P76, P77, P81, P82, P96, P97, P98 e P99. Veja a seguir tabela com todos os parâmetros da Soft-Starter SSW-04, com suas funções, faixa de valores e ajuste de fábrica. Tabela serve como referência rápida dos parâmetros:
  • 17. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 17
  • 18. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 18
  • 19. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 19
  • 20. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 20
  • 21. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 21 Alguns erros são informados pela Soft-Starter SSW-04 durante a programação ou durante o regime de trabalho. As mensagens de erro oferecidas pela Soft-Starter também são mostradas com seus significados na tabela abaixo:
  • 22. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 22 Algumas indicações no display da Soft-Starter são importantes saber o seu significado, conforme tabela abaixo: 2.13 Energização da Soft-Starter / Colocação em funcionamento Após estar devidamente ligada e preparada para energização, a Soft-Starter pode ser energizada. Ao ser energizada, podemos verificar no display o sucesso da energização: O display da HMI-3P indica: A Soft-Starter executa algumas rotinas de auto diagnose e se não existe nenhum problema o display indica:
  • 23. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 23 Isto significa que a Soft-Starter está pronta (rdy = ready) para ser operada. A colocação em funcionamento pode ser feita de duas formas de acionamentos distintas: • Operação pela HMI-3P • Operação via bornes 2.13.1 Colocação em funcionamento – Operação pela HMI-3P Com a programação padrão de fábrica é possível a operação da Soft-Starter com as conexões mínimas conforme figura 9. Figura 9 – Conexões mínimas para operações pela HMI Feitas as ligações podemos colocar em funcionamento, conforme passos definidos abaixo:
  • 24. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 24 Para outras configurações de acionamento que exijam alterações de vários parâmetros (diferentes do padrão), devem-se alterar parâmetros conforme necessidade do caso. 2.13.2 Colocação em funcionamento – Operação via bornes No caso de colocação em funcionamento utilizando bornes, utilizar conexões conforme figura 10. Figura 10 – Conexões para operação via bornes
  • 25. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 25 Mesmo com conexões feitas anteriormente, para operação via bornes, devemos parametrizar a Soft- Starter para este tipo de operação a fim de que o mesmo identifique a operação feita por meios externos. Para esta parametrização seguir os passos:
  • 26. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 26 Embora os parâmetros padrões de fábrica sejam escolhidos para atender a grande maioria das aplicações, pode ser necessário ajustar alguns dos parâmetros durante a colocação em funcionamento. Siga a tabela de referência rápida dos parâmetros verificando a necessidade, ou não do ajuste de cada um dos parâmetros. Ajuste-o de acordo com a aplicação específica e anote o último valor na coluna correspondente ao ajuste do usuário. Estas anotações poderão ser importantes para esclarecimentos de dúvidas. 2.14 Parâmetros mínimos a serem ajustados: • P11- Limitação de corrente: Seleciona a limitação de corrente na partida (Padrão: OFF). • P21- Ajuste da corrente do motor: Proteção de sobrecarga do motor (Padrão: OFF). • Este ajuste sai de fábrica "OFF" o que significa desativado , com isto não existe proteção térmica por sobrecarga do motor. Para uma proteção eficiente do motor, proceder ajuste deste parâmetro. • P25 - Classes térmicas da proteção de sobrecarga: Seleciona a classe da proteção de sobrecarga adequada a aplicação do motor (Padrão: 30). Conforme curva das classes térmicas da figura 11, a classe 30 é a que leva mais tempo para atuar a proteção de sobrecarga do motor. Para proceder um correto ajuste desta classe deverá ser atendido o seguinte:
  • 27. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 27 • Na folha de dados do motor verificar qual o tempo de rotor bloqueado e a corrente de partida (IP/IN) do motor para partida direta, escolher uma classe térmica em que nesta condição atue num tempo inferior (figura 19) aos dados do motor. • Verificar também se a classe escolhida conforme descrito, permite a partida com tensão reduzida do motor. Neste caso o tempo de atuação conforme gráfico da figura 19 deve ser superior ao tempo de partida deste motor com Soft-Starter. • P26- Fator de serviço do motor: Também para proteção de sobrecarga do motor (Padrão: 1,00). Obtido através da placa de dados do motor. Figura 11 – Classes térmicas de proteção do motor 2.15 Programação e parametrização da Soft-Starter 2.15.1 Uso da HMI A parametrização da Soft-Starter é feita pela HMI, que é uma interface simples que permite a operação e a programação.
  • 28. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 28 A HMI-3P consiste de um display de led´s com 4 dígitos de 7 segmentos, 2 led´s sinalizadores e 5 teclas. Figura 12 – HMI da Soft-Starter SSW-04. Onde: • START Indica que a Soft-Starter recebeu comando de partida ou parada. (motor acionado) • RUN Indica estado da chave; se em rampa de aceleração/desaceleração ou tensão plena. Aciona o motor via rampa. Desaciona o motor via rampa (quando programado). Reseta a Soft-Starter após ocorrência de erros. Comuta display entre o número do parâmetro e o seu conteúdo. Incrementa o número do parâmetro ou o seu conteúdo Decrementa o número do parâmetro ou o seu conteúdo A HMI-3P ainda permite as seguintes funções: • Indicação do estado de operação da Soft-Starter, bem como das variáveis principais. • Indicação dos erros.
  • 29. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 29 • Visualização e alteração dos parâmetros ajustáveis. • Operação da Soft-Starter através das teclas aciona (“I”), desaciona (“O”). Todas as funções relacionadas a operação da Soft-Starter habilitação (aciona - “I”), desabilitação (desaciona - “O”)); incrementa/decrementa (valores / parâmetros) podem ser executados através da HMI - 3P. Isto ocorre com a programação padrão de fábrica da Soft-Starter. As funções aciona / desaciona e reset podem ser também executadas, individualmente por entradas digitais. Para tanto é necessário a programação dos parâmetros relacionados a estas funções e as entradas correspondentes. Com a programação padrão de fábrica segue a descrição das teclas da HMI - 3P utilizadas para operação: Quando programadas P61=ON - Funcionam como “I” (aciona), “O” (desaciona) o motor. 2.15.2 Alteração de parâmetros Os parâmetros são meios de comunicação entre a Soft-Starter e o usuário. A alteração destes parâmetros são dados informados ao Soft-Starter. Os parâmetros são indicados no display através da letra “P” seguida de um número: 00= nº do parâmetro A cada parâmetro está associado um conteúdo (valor numérico ou função). Os valores dos parâmetros definem a programação da Soft-Starter ou o valor de uma variável (ex.: corrente, tensão, potência ). Para realizar a programação da Soft-Starter deve-se alterar o conteúdo do(s) parâmetro(s). Veja a seguir uma sequência de passos para seleção e alteração de parâmetros:
  • 30. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 30 A leitura e alteração destes parâmetros pela Soft-Starter segue um fluxograma, figura 13. A Soft-Starter já vem programada com parâmetros de fábrica. Este conjunto de valores dos parâmetros é escolhido de modo a atender o maior número de aplicações, reduzindo no máximo a necessidade de reprogramação ao colocar em funcionamento. Caso seja necessário o usuário pode alterar individualmente cada parâmetro de acordo com a aplicação.
  • 31. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 31 Figura 13 – Fluxograma para leitura / alteração de parâmetros Se necessário, a qualquer momento o usuário pode retornar todos os parâmetros aos valores de fábrica (serão perdidos todos os valores de parâmetros já ajustados), seguindo a seguinte sequência: I. Desabilitar a Soft-Starter II. Ajustar P00 = ON III. Ajustar P46 = ON IV. Pressionar a tecla V. O display irá indicar “EPP” durante o carregamento dos valores “DEFAULT”. 2.16 Soft-Starter SSW-04 instalada em bancada didática A Soft-Starter SSW-04 foi instalada em bancada didática para partida suave de motores. Tem como carga motor (ventilador siroco).
  • 32. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 32 No intuito de mostrar o funcionamento da Soft-Starter foram instaladas 5 chaves que podem ser utilizadas para simular defeitos de hardware. Com estas chaves também poderão ser verificadas funcionalidades da chave Soft-Starter além da partida suave. Estas chaves simulam os seguintes defeitos: • Chave 1: Posição 0 – Rede desligada Posição 1 – Sequência de fases RST corretas Posição 2 – Sequência com duas fases invertidas (Erro E07) • Chave 2: Posição 0 – Desliga uma das fases (Erro E01), falta de fase Posição 1 – Liga a fase • Chave 3: Interrompe o VCC da Soft-Starter (Erro E08) • Chave 4: Posição 0 – Retira o curto circuito entre duas fases no motor Posição 1 – Coloca em curto duas fases na saída para motor. Além da detecção do curto, o relé térmico irá desarmar também (Erro E06). • Chave 5: Posição 2 – Conecta as saídas da Soft-Starter ao ventilador siroco Posição 0 – Saída da Soft-Starter desconectadas (Erro E01) Posição 1 – Conecta as saídas da Soft-Starter aos bornes auxiliares para ligação de um outro motor. 3 Conclusão Vários são os processos de se realizar a partida nos motores de indução trifásica. Cada um desses processos apresenta suas vantagens e desvantagens, dependendo do aspecto particular ou do parâmetro que se quer considerar.
  • 33. Engenharia Elétrica /Partida Suave – Soft Starter 33 São muitas as grandezas envolvidas, tais como corrente de partida, torque inicial, tempo de aceleração, números de operações consecutivas, etc., que o engenheiro projetista deve conhecer em detalhes cada processo, para o dimensionamento e parametrização dos vários componentes. Durante muito tempo foram utilizados exclusivamente os dispositivos eletromecânicos, com uso de contatores e relés, para partida dos motores de indução. Somente em algumas pequenas aplicações, como no caso de bombas de recalque com vazão ajustável, é que se utilizavam equipamentos para a variação da velocidade do motor de indução trifásico. Nesse caso, a variação de velocidade era feita por meio de dispositivos com embreagens, com grande perda de energia. O aparecimento de circuitos eletrônicos controlados por tiristores veio permitir, não só o controle de variação da velocidade do motor de indução trifásico em serviço, como também o controle de realizar partidas e paradas suaves da máquina, bem como redução nas perturbações causadas pela partida de motores. Esses dispositivos eletrônicos representam uma nova era no campo de aplicação do motor de indução trifásico, são os Soft-Starters que trazem grandes vantagens no controle de partida e parada nos motores de indução trifásicos. Diante das várias vantagens das Soft-Starters e a necessidade de eliminar alguns inconvenientes das chaves de partida de motores, fica claro aos profissionais da área elétrica a necessidade de estudar e aperfeiçoar cada vez mais, os dispositivos de partida em motores de indução. 4 Referências bibliográficas a) WEG AUTOMAÇÃO. Manual do usuário / Soft-Starter SSW-04. Jaraguá do Sul: WEG Automação, 2010. 105 p. b) Apostila: Aplicação de soft-start e conversores de frequência no acionamento de motores assíncronos. São Paulo. 2004. 12 p. Disponível em: <http:// www.aedb.br/seget/artigos09 >. Acesso em: 20 de novembro 2012. c) PEREIRA, André L.S. Acionamentos elétricos. 2012. 51 p. Apostila. Departamento de Engenharia Elétrica, Instituto Federal de Goiás. d) ROSA, Alex. SIMULAÇÃO DE UM SOFT-STARTER PARA ACIONAMENTO DE MOTORES DE INDUÇÃO. 2003. 67 p. Apostila. Escola de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Goiás. Disponível em: <http:// www.sbqee.com.br/cbqee_2007>. Acesso em: 10 de janeiro 2013 e) Alex da Rosa - SIMULAÇÃO DE UM SOFT-STARTER PARA ACIONAMENTO DE MOTORES DE INDUÇÃO. Goiânia, 2003.