Soft starters

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Soft starters

  1. 1. Acionamentos Elétricos Chaves de Partida Angelo Alfredo Hafner | Marconi Januário Especialização em Automação Industrial UNOESC
  2. 2. Chaves de Partida Direta Soft Starter EstrelaTriângulo Inversor de Freqüência
  3. 3. Partida Direta
  4. 4. Coorente x Tempo 10 9 Direta 7 Corrente (pu) 8 Estrela-Triângulo 6 Soft-Starter 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 Tempo (s) 20 25
  5. 5. Soft-Starters • Acelera, desacelerara e protege MITs • Varia somente a tensão eficaz • Não atende aplicações que exijam variação de velocidade - L1 L2 L3
  6. 6. Diagrama de blocos simplificado
  7. 7. Tensão, Corrente e Conjugado IA M M ~ U2 I~U 100% U 100% U 90% U Mf 70% U 50% U 50% U 20% U n n
  8. 8. Economia de Energia 60 Economia de Energia (%) 50 < 4kW 4 ~ 70 kW > 150 kW 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Carga Parcial (%) 70 80 90 100
  9. 9. Conjugado e corrente – partida direta Conjugado X Rotação [pu] 7 Conjugado e Corrente [pu] 6 5 4 3 2 Conjugado coletado Corrente coletada Conjugado interpolado Corrente interpolada 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Rotação [pu] 0.7 0.8 0.9 1
  10. 10. Controle de tensão/corrente Tensão e Corrente aplicada pela soft-starter x Tempo Tensão [pu] e Corrente [pu] 2.5 2 Corrente da soft-starter Tensão da soft-starter 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 Tempo [s] 30 35 40
  11. 11. Comparativo de correntes no tempo Comparativo de Correntes entre partida direta e tiristorizada 7 Partida Direta Partida Tiristorizada 6 Corrente [pu] 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 Tempo [s] 30 35 40 45
  12. 12. Início Tempo de partida < 0,8 * Tempo de rotor bloqueado’ Ler Parâmetros Tempo de aceleração Corrente limite da SS Tensão Ininial da SS Momentos de inércia N S Corrente < Corrente limite da SS Calcular Conjugados Do motor Da carga De aceleração Erro Tempo limite excedido S Tensão SS <= Tensão Nominal Calcular Tempo de aceleracao parcial Tempo de aceleracao acumulado N S Incrementa o valor da Tensão N Fim
  13. 13. Código Fonte
  14. 14. Características de algumas chaves • Ciclos de Partida – SSW03: 3.Inom durante 30s, 10 partidas/hora – SSW04: 3.Inom durante 20s, 10 partidas/hora – SSW05: 3.Inom durante 10s, 04 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
  15. 15. Identificação
  16. 16. Características Técnicas • 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
  17. 17. • 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 Sequência 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
  18. 18. • 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)
  19. 19. • 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 - IHM-3P.2 - comprimento do cabo = 2 m - IHM-3P.3 - comprimento do cabo = 3 m
  20. 20. Dimensionamento • 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
  21. 21. Dimensionamento • 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 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
  22. 22. Exemplos de Dimensionamento... Linha W21 Potência 175 cv Pólos IV Carcaça 315 S/M (IEC) Tensão 380 / 660 V Corrente 254,03 / 220 A FS 1,0 Acoplamento Direto Ambiente Altitude Rede 1000 m Temperatura = 40 °C 380 V - trifásica - 60 Hz Observações Acionamento através de chave soft-starter
  23. 23. Ex 1: Bomba centrífuga / Compressor a parafuso Condição típica de partida : UP = 30 % UNOM IP / Inom 3,0 ta = 20 s Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.255/220-440 Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s Neste caso : 3,0 x INOM por 20 s 10 partidas/hora 765 A por 30 s 762 A por 20 s Vemos que esta chave atenderá a condição de partida
  24. 24. Corrente equivalente Soft-Starter Motor IS / IN IP / IN 3,0 3,0 1,0 1,0 255 A 30 330 Ieq = 329,20 A t(s) 254 A 20 340 Ieq = 305,27 A t(s)
  25. 25. Ex 2: Ventilador Condição típica de partida : UP = 37 % UNOM IP/Inom = 3,5 ta = 30 s Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.290/220-440 Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s Neste caso : 3,5 x INOM por 30 s 10 partidas/hora 870 A por 30 s 889 A por 30 s Vemos que esta chave atenderá a condição de partida
  26. 26. Corrente equivalente Soft-Starter Motor IS / IN IP / IN 3,0 3,5 1,0 1,0 290 A 30 330 Ieq = 374,39 A t(s) 254 A 30 330 Ieq = 353,55 A t(s)
  27. 27. Ex 3: Transportador Condição de partida : UP = 45 % UNOM IP/Inom = 4,5 ta = 40 s Pelo critério da tabela : chave modelo SSW-03.410/220-440 Limite da Soft Starter = 3 x INOM por 30 s Neste caso : 4,5 x INOM por 40 s 10 partidas/hora 1230 A por 30 s 1143 A por 40 s Vemos que esta chave atenderá a condição de partida
  28. 28. Corrente equivalente Motor Soft-Starter IS / IN IP / IN 3,0 4,5 1,0 1,0 410 A 30 33 0 Ieq = 529,31 A t(s) 254 A 40 32 0 Ieq = 450,01 A t(s)
  29. 29. Uso da I.H.M A IHM-3P é uma interface simples que permite a operação e a programação da soft starter . Display de LED´s Indicação de estado de operação; Indicação dos erros; Visualização e alteração de parâmetros; Operação da soft starter (liga/desliga). Possibilidade de instalação remota.
  30. 30. Função das teclas 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
  31. 31. 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
  32. 32. P71 - Versão de Software Indica a versão de software contida CPU (circuito integrado D1 CCS 1.1X) Parâmetro de leitura
  33. 33. P73 - Corrente do motor Indica a corrente de saída da soft-starter diretamente em Ampéres (A). Valores possíveis 0 ... 9999 A Parâmetro de leitura
  34. 34. P76 - cos Indica o cos da carga. Valores possíveis 0.00 ... 0.99 Parâmetro de leitura
  35. 35. P77 - Tensão de Saída Indica a tensão imposta pela soft-starter sobre a carga (desconsidera a FCEM). Valores possíveis 0 ... 100 % UN Parâmetro de leitura
  36. 36. P01 - Tensão Inicial Ajusta o valor inicial de tensão (% UN) que será aplicado ao motor para a execução da rampa de partida. mín faixa máx 25% 1% 90% Padrão de fábrica  30 % Parâmetro de regulação
  37. 37. P02 - Tempo da Rampa de Aceleração Define o tempo da rampa de tensão a ser aplicada na partida do motor, desde que a soft starter não entre limitação de corrente. mín faixa máx 1s 1s 240s Padrão de fábrica  20 s Parâmetro de regulação
  38. 38. Rampa de Tensão P01 - tensão inicial (%UN) P02 - tempo de rampa (s) UN P01 P02 t (s) Parâmetro de regulação
  39. 39. P03 - Degrau de Tensão na Desaceleração Ajusta o valor da tensão (%UN) que será aplicada imediatamente após a soft starter receber o comando de parada por rampa. mín 100% faixa máx 1% 40% Padrão de fábrica  100% Parâmetro de regulação
  40. 40. P04 - Rampa de Desaceleração Define o tempo da rampa decrescente de tensão que será aplicada ao motor. mín faixa máx OFF, 2s 1s 240s Padrão de fábrica  OFF Parâmetro de regulação
  41. 41. Parada com Rampa de Tensão U(%) UN P03 - degrau de tensão (%UN) P04 - tempo de rampa (s) P03 P04 t(s) Parâmetro de regulação
  42. 42. P11 - Limitação de corrente Ajusta o valor máximo de corrente fornecida pelo conjunto rede + soft starter para o motor (carga) durante a aceleração. mín OFF, 150% faixa 1% máx 500% Padrão de fábrica  OFF Se a tensão total não for atingida ao final da rampa de tensão, será indicado no display E02 e os tiristores serão bloqueados. Parâmetro de regulação
  43. 43. Limitação de Corrente I, V UNom P11 ILim ILim = corrente limite INom = corrente nominal UNom = Tensão nominal P22 INom P02 Parâmetro de regulação t(s)
  44. 44. I(%IN) UN P11 E02 P22 P02 tempo Parâmetro de regulação
  45. 45. P33 - Nível de Tensão do Jog Define o valor de tensão aplicada ao motor enquanto a DI4 estiver em 24 VCC (Após realizada a rampa). mín 25% UN faixa 1% máx 50% UN Padrão de fábrica  25% Parâmetro de regulação
  46. 46. P34 - Tempo da Frenagem CC Ajusta o tempo da frenagem C.C., desde que P53 = 3. mín faixa máx 1s 1s 10s Padrão de fábrica  1 s Parâmetro de regulação
  47. 47. P35 - Nível de Tensão de Frenagem CC Ajusta o valor da tensão de linha VAC convertido em VCC aplicado aos terminais do motor, durante a frenagem. mín faixa 30% UN 1% máx 50% UN Padrão de fábrica  30% Parâmetro de regulação
  48. 48. Acionamento típico com frenagem CC SSW-03/04 K1 Dimensionar K1 pela INOM do motor em regime AC3.
  49. 49. P41 - Tempo do pulso no “Kick Start” Define o tempo de aplicação do pulso de tensão que será aplicado ao motor para que este possa vencer a inércia da carga. mín OFF,0.2s faixa 0.1s máx 2s Padrão de fábrica  OFF Inibe a limitação de corrente Parâmetro de regulação
  50. 50. P42 - Nível de Tensão no “Kick Start” Determina o nível de tensão (%UN) aplicado ao motor para que este consiga vencer o processo inercial da carga. mín faixa máx 70% 0.1% 90% Padrão de fábrica  70% Parâmetro de regulação
  51. 51. Kick Start U P41 P42 P01 P02 t(s)
  52. 52. P45 - Pump control Faz o controle na aceleração e desaceleração do motor para evitar “Golpes de Aríete” nas tubulações. Valores possíveis OFF,ON Padrão de fábrica  OFF Esta função ajusta automaticamente os parâmetros abaixo : P02 = 15 s P03 = 80 % UN P04 = 15 s P11 = OFF P14 = 70 % IN P15 = 5 s Parâmetro de regulação
  53. 53. P43 - Relé By-Pass Atua relé após a tensão de saída ter atingido seu valor nominal. Valores possíveis OFF,ON Fazer o by-pass da soft starter Acionamento multimotor Padrão de fábrica  OFF Parâmetro de configuração
  54. 54. P46 - Valores Default Restaura valores pré definidos na programação padrão de fábrica Valores possíveis OFF,ON Não afeta “P22” e “P23” Padrão de fábrica  OFF Parâmetro de configuração
  55. 55. P51 - Função do Relé RL1 Habilita o relé RL1 a operar conforme a seguinte programação : 1 - Em funcionamento 2 - Em tensão plena 3 - Sentido de giro Valores possíveis 1 ... 3 Padrão de fábrica  1 Parâmetro de configuração
  56. 56. Funcionamento do Relé RL1 UN  Relé ligado t(s) Em funcionamento t(s) Em tensão plena t(s)
  57. 57. Funcionamento do Relé RL1  Relé ligado UN 100% Sentido horário do motor 500 ms DI3 Sentido anti-horário do motor t + 24Vcc OV RL1 Função Reversão t 1s t
  58. 58. P52 - Função do Relé RL2 Habilita o relé RL2 a operar conforme a seguinte programação : 1 - Em funcionamento 2 - Em tensão plena Valores possíveis 1 ... 3 3 - Frenagem CC Padrão de fábrica  2 Parâmetro de configuração
  59. 59. Funcionamento do Relé RL2 UN  Relé ligado 100% P35 t RL2 500 ms Injeção C.C. t P34 1s Não é possível realizar a frenagem CC quando a Soft-Starter estiver conectada dentro da ligação delta do motor
  60. 60. P53 - Entrada digital DI2 Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinte programação : OFF - Sem função 1 - Reset de erros 2 - Erro externo Valores possíveis OFF,1 ... 4 3 - Habilita geral 4 - Comando três fios Padrão de fábrica  1 Parâmetro de configuração
  61. 61. P54 - Entrada digital DI3 Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinte programação : OFF - Sem função 1 - Reset de erros 2 - Erro externo Valores possíveis OFF,1 ... 4 3 - Habilita geral 4 - Sentido de giro Padrão de fábrica  2 Parâmetro de configuração
  62. 62. P55 - Entrada digital DI4 Habilita a entrada digital para operar conforme a seguinte programação : OFF - Sem função 1 - Reset de erros Valores possíveis 2 - Erro externo OFF,1 ... 4 3 - Habilita geral 4 - Função JOG Padrão de fábrica  OFF Parâmetro de configuração
  63. 63. Função Jog DI4 24 V U P33 P01 P02
  64. 64. P56 - Saída analógica OFF - Sem função 1 - Corrente In % 2 - Tensão Un % Valores possíveis OFF,1 ... 4 3 - Fator de serviço 4 - Proteção térmica Padrão de fábrica  OFF Parâmetro de configuração
  65. 65. P61 - Habilitação de I/O Local Executa as funções Liga/Desliga e Reset pelas entradas digitais. ON - Liga/Desliga através da IHM-3P OFF - Liga/Desliga via entrada digital Valores possíveis OFF, ON Padrão de fábrica  ON Parâmetro de configuração
  66. 66. P62 - Endereço da Soft Starter Indica o endereço da chave na rede de comunicação. Valores possíveis 1 ... 30 Parâmetro de configuração Padrão de fábrica  1 Parâmetro de configuração
  67. 67. P21 - Corrente do motor Ajusta o valor da corrente do motor percentualmente em relação a corrente nominal da chave. Valores possíveis OFF, 50 % ... 120 % (INOM) Parâmetros do motor Padrão de fábrica  30 Parâmetro do motor
  68. 68. P25 - Classes térmicas Determina as curvas de atuação da proteção térmica do motor conforme norma IEC 947-4-1. Valores possíveis 5, 10, 15, 20, 25, 30 Parâmetros do motor Padrão de fábrica  30 Parâmetro do motor
  69. 69. Motor In = 580 A, Ip/In = 3,5, FS = 1,15, ta = 41 s. P25? P25 = 25
  70. 70. 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
  71. 71. SSW-03 Plus - 3 cabos P28 = OFF IN IN
  72. 72. SSW-03 Plus - 6 cabos P28 = ON 0,578 X IN 0,578 X IN 0,578 X IN
  73. 73. 10 Partidas/hora
  74. 74. Fiação/Fusíveis recomendados
  75. 75. Operação pela IHM Contator de isolação na potência Caso o termostato não seja utilizado curto-circuitar 3-5.
  76. 76. Operação via Bornes Contator de isolação na potência
  77. 77. Acionamento com By-pass REDE DI1 K1 SSW-03/04 RL1 K1 K2 M1 K3 K4 M2 K5 K6 M3
  78. 78. REDE DI1 K1 SSW-03/04 RL1 K1 K2 M1 K3 K4 M2 K5 K6 M3
  79. 79. REDE DI1 K1 SSW-03/04 RL1 K1 K2 M1 K3 K4 M2 K5 K6 M3
  80. 80. REDE DI1 K1 SSW-03/04 RL1 K1 K2 M1 K3 K4 M2 K5 K6 M3

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