Máquina de indução

MÉTODOS DE PARTIDA DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS

Matheus de Figueiredo Caldeira, 201212060482

Cefet-MG, Belo Horizonte, Brasil, [e-mail], 14/09/2015

Resumo: Este relatório mostra como identificar os tipos de ligação de motores trifásicos de 3, 6, 9 e 12 terminais, a verificar os valores de tensão de trabalho para cada tipo de ligação e a analisar a corrente de partida e o desempenho de um motor de indução trifásico quando sujeito a métodos típicos de partida.

1.   INTRODUÇÃO TEÓRICA

Devido à sua alta durabilidade, facilidade de construção e de uma estrutura, os motores de indução vêm sendo amplamente utilizados em vários setores da economia.

 Nos motores de indução as correntes de partida, geralmente, são um problema para a rede elétrica. Essa corrente é muito elevada e chega a ser dez vezes maior que a corrente nominal. No instante de acionamento do motor de indução, tem-se um princípio de funcionamento similar ao de um transformador, onde o rotor parado e com um curto-circuito corresponde ao enrolamento secundário.

Sabe-se que o rotor possui uma baixa impedância, e por isso um alto valor de corrente induzida será obtido no secundário, que por sua vez vai ser refletido para o circuito do estator, onde está conectado à rede elétrica em tensão nominal.

Correntes de partida elevadas exigem uma maior contratação de demanda, o que acarreta em um aumento dos custos. Além disso, são necessários projetos para se obter um sistema que esteja preparado para suportar tais demandas, evitando assim, um abaixamento drástico de tensão.

A adoção de um método de partida adequado pode ser útil para amenizar tal problema, bem como aumentar a vida útil do motor e reduzir os custos de operação. Alguns dos métodos de partida conhecidos são: chaves de partida convencionais (direta, compensadora e Y-∆), chave série-paralelo (9 e 12 terminais) e o uso do reostato de partida.

1.1.  Chave de partida convencional (direta)

      É o método de partida mais simples e é usado em plena tensão. É usado quando se tem uma tensão de rede elétrica muita elevada e a corrente não é um problema. Também é usado quando a carga não necessita de um acionamento lento.

        Esse método de partida tem vantagens como: custo baixo e alto valor para o conjugado de partida. Contudo, também possui algumas desvantagens, dentre elas estão: grande queda de tensão na rede elétrica de alimentação.

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Fig.1. Esquema de ligação da chave direta

1.2.  Chave de partida convencional (Y-∆)

Neste tipo de partida o motor é alimentado com uma tensão reduzida em seus enrolamentos na partida. Uma tensão reduzida é aplicada aos enrolamentos do motor (inicialmente ligados em Y), e ao atingir a velocidade de operação desejada os enrolamentos do motor são, então, ligados em ∆ (em tensão nominal).

Contudo, o conjugado de partida é reduzido para um terço do conjugado normal. Isso pode ser visto através das seguintes equações:

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Substituindo (1) em (2):

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Fig.2. Comportamento da corrente com a partida Y-∆ 

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Fig.3. Comportamento do conjugado com a partida Y-∆

Algumas vantagens desse sistema de partida podem ser citadas, como: redução da corrente de partida e baixa queda na tensão da rede elétrica de alimentação. Porém, esse sistema também apresenta desvantagens como: número mínimo de terminais acessíveis do motor (6), a tensão da rede deve ser igual à tensão da ligação ∆ e é necessário que a partida seja feita sem carga.

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Fig.4. Esquema de ligação da chave Y-∆

1.3.  Chave de partida convencional (compensadora)

Assim como no método anterior, este método de partida consiste na alimentação dos enrolamentos do motor com uma tensão reduzida na partida. Contudo, a redução de tensão neste caso é feita de uma maneira diferente, consistindo de um autotransformador com vários taps. A função do autotransformador é de reduzir a tensão, apenas, pois a partir do momento em que a velocidade de equilíbrio é atingida ele é retirado.

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Fig.5. Comportamento da corrente com a partida compensadora

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Fig.6. Comportamento do conjugado com a partida compensadora

Podemos elucidar algumas vantagens e desvantagens desse método de partida, assim como os outros anteriormente citados. Neste método as vantagens são: utilização de uma chave Y-∆  para acionar motores com carga, variando apenas o tap do autotransformador, bom controle da corrente de partida devido ao autotransformador e a necessidade de apenas três terminais externos.

Suas desvantagens são: custo superior ao método de partida Y-∆ e a ocupação de um espaço físico maior.

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Fig.7. Esquema de ligação da chave compensadora

1.4.  Partida série-paralelo

Esse método de partida se aplica aos motores com 9 ou 12 terminais, e também funciona com a tensão reduzida na partida, onde os enrolamentos das fases são ligados em série. Em plena carga as ligações são alteradas para paralelo. Assim como o pico de corrente, o conjugado reduz para 25% do seu valor em partida direta.

1.5.  Soft-starter

Por meio de um circuito de potência, o soft-starter controla a tensão sobre o motor. Este dispositivo é constituído por pontes de tiristores (SCRs). Com o controle da tensão, pode-se controlar, então, a corrente de partida do motor, evitando quedas bruscas de tensão. A maior vantagem desse método é a “partida suave” que evita “trancos” na partida do motor.

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Fig.8. Esquema de ligação do soft-starter

1.6.  Inversor de frequência

É um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade dos motores elétricos trifásicos. Sabe-se que o motor de indução trifásico funciona com a mesma frequência da rede onde está conectado. O inversor de frequência altera essa ordem, e proporciona ao motor um funcionamento com uma frequência diferente da oferecida pela rede. Deste modo, é possível alterar a velocidade girante do motor.