UFMS – UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DOSUL

CCET – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIADEL – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

RELATÓRIO DO LABORATÓRIO

DE

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS

Doscente; Professor M. Rafael NishimuraDisciplina; Instalações Elétricas Industriais

Discente; Junihomar Cebalho dos Santos

Campo Grande, 22 de abril de 2010.INTRODUÇÃO

Em laboratório executamos a partida direta de motor trifásico acontator, e este relatório abordará essa atividade. Apartida de um motor significa, em poucas palavras, colocarseus terminais sob tensão pré-definida pelo fabricante.Partida direta é o método de acionamento de motores decorrente alternada, na qual o motor é conectado diretamentea rede elétrica, ou seja, ela se dá quando aplicamos atensão nominal sobre os enrolamentos do estator do motor,de maneira direta.

OBJETIVO

O setor industrial é responsavel por cerca de 40% a50 % de toda a energia elétrica consumida no país, dentrodesse setor o consumo de motores elétricos é estimado emcerca de 70% a 80%, o que evidência a grande importância doconhecimento por parte dos engenheiros, deste tipo deequipamento, e este laboratório veio a aprimorar osconhecimentos dos discentes referento ao assunto Partidadireta de Motores Trifásicos, proporcionando-os maiscontato com sua área profissional.

Partida de Motores

Há quatro modos básicos de se partir um motor: partidadireta, partida compensada, partida estrela-triângulo epartida com inversor.

A partida direta consiste em acionar a chave (pode seruma chave faca, disjuntor ou contator) e o motor receberdiretamente a tensão nominal de trabalho. Este modo, acorrente de partida é alta, e pode durar muito tempo,principalmente se a inércia inicial do motor for grande.

A partida compensada veio para reduzir a corrente domotor no momento da sua partida. Usa-se um transformadorcom taps de, por exemplo, 60%, 80% e 100%. Assim,inicialmente fornecemos 60% da sua tensão nominal, depois80% e no fim 100%. Deste modo, reduzimos a corrente departida do motor, submetendo-o a tensões inferiores de suanominal.

A partida estrela-triângulo, muito utilizada até hoje,é uma técnica usada em conjunto com contatores. Trata-se defornecer a menor tensão de trabalho do motor com elefechado em estrela, e depois de algum tempo, fechá-lo emtriângulo, para seu funcionamento normal. Este método reduzem três vezes a corrente de partida.

A partida com inversor é a mais eficiente que existe.Um inversor de freqüência é um dispositivo que altera afreqüência da senóide de saída (além da amplitude),permitindo assim controlar diretamente a velocidade derotação e o torque do motor. Deste modo, alcança-seeficiência na partida (e também no controle depois dapartida) muito maior que em qualquer outro método departida.

Neste relatório focaremos no método de partida direta,sendo o assunto abordado no laboratório . Neste tipo departida, a corrente de pico (Ip) pode variar de 4 a 12vezes a corrente nominal do motor, sendo a forma maissimples de partir um motor. Comumente, a vantagem principalé o custo, pois não é necessário nenhum outro dispostivo desuporte que auxilie a suavizar as amplitudes de correntedurante a partida.

Há inúmeras desvantagens com relação a outros métodosde partida, como por exemplo, um transiente de corrente etorque durante a partida. A corrente variando entre 4 e 12vezes a nominal, obriga o projetista do sistema elétrico asuperdimensionar o sistema de alimentação, disjuntores,fusíveis, que fazem parte do circuito de elétrico quealimenta o motor. Dependendo dos valores de pico decorrente, a tensão do sistema pode sofrer quedas. OTransiente de torque, faz com que os componentes mecânicosassociados ao eixo do motor, sofram desgaste prematuro. Asituação piora à medida que a potência elétrica do motoraumenta. Métodos alternativos que suavizam a partidadireta, podem ser obtidos com contatores e temporizadores

(partida Estrela-Triângulo), autotransformadores ousistemas eletrônicos como os Soft Starters.

Sempre que possível, a partida de um motor trifásicodeve ser direta (a plena tensão), por meio de umdispositivo de controle, geralmente um contator,entretanto, este método, como já citamos, exige da redeelétrica uma corrente muito elevada.

Caso a partida direta não seja possível, quer pelaexigência da concessionária (que no caso da instalação debaixa tensão exige, geralmente, que motores acima de 5 CV apartida seja por tensão reduzida), quer pela imposição daprópria instalação, utilizam-se sistemas de partidaindireta.

Motores Trifásicos

Os motores trifásicos (de 6 pontas) podem ser ligadosde duas maneiras diferentes:

Ligação Triângulo: Este tipo de ligação é feito paraligar o motor na menor voltagem existente (na maioria doscasos, 220V trifásico). A ligação triangulo é feita ligandoo começo de uma bobina no final da outra.

Figura 01; Ligação Triângulo.

Ligação Estrela: Este tipo ligação é feita para ligaro motor na maior (entre duas) tensão existente (na maioriados casos, 380V trifásico).

Figura 01; Ligação Estrela.

Nas duas ligações, caso queira inverter o sentido dogiro do motor (trifásico) basta inverter a ligação de umadas fases (trocar a fase R pela S, por exemplo).

PROCEDIMENTOS

O método utilizado em laboratório foi o método departida direta de motor trifásico a contator, que destinam-se à máquinas que partem em vazio ou com carga., partidasnormais (<10s). Para partidas prolongadas ( pesadas ) deve-se ajustar as especificações do contator, relé de sobrecarga, condutores etc.

A representação dos circuitos de comando de motoreselétricos é feita normalmente através de dois diagramas:

Diagrama de força: representa a forma de alimentação domotor à fonte de energia;

Diagrama de comando: representa a lógica de operação domotor.

Em ambos os diagramas são encontrados elementos(dispositivos) responsáveis pelo comando, proteção,regulação e sinalização do sistema de acionamento. A Figura3 demonstra o esquema utilizado em laboratório, com suasrespectivas ligações.

Figura 03: Diagrama de força e de comando da partida direta.

K1; contator; relé de sobrecarga.

M; motor elétrico trifásico.

; Botoeira ; Fusível ; Lâmpada da bobina.O motor utilizado na atividade em laboratório foi um

motor da Weg de 1 CV de potência, rotação nominal de 1730rpm, Vn de 220/380 e Ip/In = 3,08/1,78 A.

A ligação da parte de força e feita de tal modo que omotor (M) e ligado ao relé de sobrecarga, do relé desobrecarga liga-se o contator (K1) e após, os fusíveis,entre os terminais das fases e o contator.

Na parte de comando temos ligados paralelamente ocontator com a luz de sinalização, que, por conseguinteesta ligada em serie com a ligação paralela da botoeira(liga) com o contator auxiliar (K1), sendo feita à ligaçãoa uma botoeira (desliga), estando em série com um relé, eapós um fusível, estando conectado entre os terminais dafase S e do relé. Ainda na parte de comando, entre o nó da

ligação paralela do contator com a luz de sinalização,temos uma ligação com um fusível, e o fusível ligado à faseT.

Paralelamente, nas fases S e T, temos a ligação daparte de força com a parte de comando.

QUESTIONÁRIO

1. Quais as vantagens da partida direta de um motor de indução?

Este sistema de partida direta de motor trifásicoutilizando contatores, é a mais simples e fácil de serconstruída, no entanto, se tratar de motores acima de 10CV,apresenta algumas características que podem considerá-lauma partida inviável, Neste tipo de partida a tensãofornecida ao motor elétrico é exatamente a tensão nominaldo motor e então temos as seguintes características:

Desvantagens;* A corrente de partida pode chegar em até 12 vezes a nominal.* Necessita de cabos e componentes mais robustos.* Alto consumo de energia na partida.Vantagens;* Oferece torque nominal na partida, ou seja, alto torque na partida.*A vantagem principal é o custo, pois não é necessário nenhum outro

dispostivo de suporte que auxilie a suavizar as amplitudes de corrente durantea partida.

2.Quais condições devem ser satisfeitas para a utilização dapartida direta em motores de indução?

A partida direta em motores de indução gera umacorrente altíssima, a corrente de partida pode chegar até12 vezes a nominal, portanto, necessitando de cabos ecomponentes mais robustos, onde possa a vir a suportar talexigência de corrente.A corrente pode variar entre 4 e 12 vezes a nominal,obrigando o projetista do sistema elétrico asuperdimensionar o sistema de alimentação, disjuntores,fusíveis, que fazem parte do circuito de elétrico quealimenta o motor. Dependendo dos valores de pico decorrente, a tensão do sistema pode sofrer quedas. OTransiente de torque, faz com que os componentes mecânicos

associados ao eixo do motor, sofram desgaste prematuro. Asituação piora à medida que a potência elétrica do motoraumenta.

O sistema elétrico onde for introduzido o motor tem desatisfazer, suprindo as necessidades do motor, sem sofreremimpactos ou danificar seu normal funcionamento, que possama sobrevir com o ativamento do motor.

3. Explicar, passo a passo, o funcionamento dos circuitosde força e de comando para a partida direta do motor,descrevendo a função de cada dispositivo.

Para dispositivo de comando, que são elementos decomutação destinados a permitir ou não a passagem dacorrente elétrica entre um ou mais pontos de um circuito,utilizamos o contator.

ContatorAssim como o relé o contator é uma chave de comutação

eletromagnética direcionado, geralmente, para cargas demaior potência. Possui contatos principais (paraenergização da carga) e auxiliares NA (normalmente aberto)e NF (normalmente fechadoo) com menor capacidade decorrente. Estes últimos são utilizados para auxílio noocircuitos de comando e sinalização além do acionamento deoutros dispositivos elétricos. A Figura 04 mostra seusímbolo e aplicações.

Figura 4: contator

Para especificação do contator devem-se levar em contaalguns pontos: número de contatos, tensão nominal dabobina, corrente máxima nos contatos e condições deoperação definindo as categorias de emprego.

FusívelPara dispositivos de proteção, que são os elementos

intercalados no circuito com o objetivo de interromper apassagem de corrente elétrica sob condições anormais, comocurto-circuitos ou sobrecargas, utilizado nesteexperimento, foi o fusível.

O princípio de funcionamento do fusível baseia-se nafusão do filamento e conseqüente abertura do filamentoquando por este passa uma corrente elétrica superior aovalor de sua especificação. A Figura 05 apresenta umfusível tipo cartucho e seu símbolo. Temos ainda osfusíveis do tipo DIAZED, NH, etc, para maior capacidade decorrente.

Figura 05: Fusível cartucho

Os fusíveis geralmente são dimensionados 20% acima dacorrente nominal do circuito. São classificados emretardados e rápidos. O fusível de ação retardada é usado emcircuitos nos quais a corrente de partida é muitas vezessuperior à corrente nominal. É o caso de cargas capacitivase o nosso caso, o caso dos motores elétricos. Já o fusívelde ação rápida é utilizado em cargas resistivas e na proteçãode componentes semicondutores, como o diodo e o tiristor emconversores estáticos de potência.

O princípio de funcionamento do relé de sobrecarga outérmico, utilizado nesta atividade, baseia-se na dilataçãolinear de duas lâminas metálicas com coeficientes dedilatação térmicas diferentes, acopladas rigidamente(bimetal). Quando ocorre uma falta de fase, esta se refletenum aumento de corrente, provocando um aquecimento maior e,consequentemente, um acréscimo na dilatação do bimetal.Essa deformação aciona a abertura do contato auxiliar queinterrompe a passagem da corrente para a bobina docontator, desacionando, com isso, a carga. Para ligarnovamente a carga devemos acionar manualmente o botão derearme do relé térmico.

O relé térmico possui as seguintes partes principais:Contato auxiliar (NA + NF) de comando da bobina do

contator;Botão de regulagem da corrente de desarme;

Botão de rearme de ação manual; Três bimetais.

A Figura 06 apresenta uma aplicação do relé térmico naproteção de motores elétricos trifásicos.

Figura 06: Circuito de potência

Dispositivos de sinalizaçãoSão componentes utilizados para indicar o estado em

que se encontra um painel de comando ou processoautomatizado. As informações mais comuns fornecidas atravésdestes dispositivos são: ligado, desligado, falha eemergência.

Indicador visual, os indicadores visuais fornecemsinais luminosos indicativos de estado, emergência, falhaetc. São os mais utilizados devido à simplicidade,eficiência na indicação e baixo custo.

São fornecidos por lâmpadas ou LEDs. As coresindicadas na tabela da Figura 07 são recomendas.

Figura 07: Símbolo elétrico e cores utilizadas em um indicador luminoso.

BotoeiraSão botões eletrônicos que substituem os mecânicos

utilizados para acionamentos de máquinas, ou seja, executaas funções de liga-desliga para comando. Por não requereremesforço físico para acioná-las e serem ergonômicas, reduzemo estresse e a possibilidade de doenças profissionaispropiciando bem-estar físico e mental ao operador.

Constituído de uma ou duas teclas, executa as funçõesde liga-desliga para comando, em especial, das chaves departida direta instaladas em caixas ou painéis.

CONCLUSÃO

Os motores trifásicos preferencialmente têm de seremligados à rede elétrica por partida direta, no entantoalgumas restrições, citadas no relatório, não possibilitamessa manobra para todos os modelos de motores, devido a suapotência e suas exigências, como corrente e torque, seocorrer à ligação direta, afetará o sistema elétrico,ocasionando danos e o mau funcionamento do motor e dosistema. Nesta atividade visualizamos um caso onde epossível tal manobra sem afetar o sistema elétrico, motivoque o motor tinha apenas 1 CV.

O relatório, assim como todas as atividades extra-classe, veio a aperfeiçoar os conhecimentos adquiridos emsala. Visualizamos perfeitamente a importância do assuntoabordado, devido ao grau de pesquisa exercido pelo discentepara elaboração deste relatório.

BIBLIOGRAFIA

Roteiro para aula de laboratório – 01 Instalações Elétricas

Industriais – Prof. Me. Rafael nishimura.

http://www.eletricabasica.kit.net/motoreseletricos.htm

http://www.ebah.com.br/motores-de-inducao-doc-a26394.html

http://www.ebah.com.br/motores-de-inducao-trifasico-doc-

a11950.html

http://www.ebah.com.br/motores-de-inducao-doc-a26394.html

http://www.ebah.com.br/motores-eletricos-ppt-a31990.html

http://www.instrutech.com.br/botoeiras.htm