Universidade Federal de Uberlndia Faculdade de Engenharia Eltrica

Dispositivo de Partida de Motores de Induo Trifsico com Fase Dividida

Aluno: Gabriel

1. Introduo TericaFreqentemente os motores de induo trifsicos do tipo gaiola so projetados com enrolamentos parciais ou de fase dividida, isto , dois enrolamentos idnticos por fase, cada um dos quais produzir o mesmo nmero de plos e o mesmo campo magntico girante. O motor parte assim, com metade do seu enrolamento, e quando atinge velocidade, o segundo enrolamento ligado em paralelo ou em srie. Por esse motivo, o dispositivo de partida em fase dividida, aplica-se somente em motores que podem ser ligados em duplo tringulo ou dupla estrela, o que permite que seja utilizado a metade do enrolamento na partida, o que implica tambm em uma diminuio do conjugado pela metade, e conseqentemente, o motor passa a drenar a metade da corrente de partida. Se o torque de partida, que em torno de 1,5 p.u. reduzido pela metade, temse um conjugado de 0,75 p.u., o que possibilita que o motor parta com alguma carga no eixo. importante ressaltar que, caso o motor seja ligado em duplo tringulo, a ligao dos tringulos deve ser realizada da seguinte forma:

Figura 01 Ligao do duplo tringulo

Caso a ligao no seja feita desta maneira, a corrente em um dos tringulos no estar em fase com a corrente do outro tringulo, o que faz com que a corrente resultante no rotor seja menor devido soma vetorial das correntes, implicando em um menor conjugado do que o esperado. Por esse motivo, os dois tringulos devem ser ligados da mesma forma. Para este tipo de dispositivo de partida, os contatores so dimensionados pela metade da potncia do motor, metade da corrente de partida e metade da corrente de

regime permanente. importante levar em considerao que necessrio utilizar somente um rel trmico, pois caso haja uma sobrecarga em um dos enrolamentos, automaticamente haver sobrecarga no outro tambm. Uma das vantagens deste tipo de dispositivo o nmero de contatores a serem utilizados. Utilizam-se somente dois contatores em vez de trs, como o caso da chave Estrela-Tringulo, alm do fato que esses contatores podem ser iguais ou at mesmo menores que os da chave EstrelaTringulo, o que torna o dispositivo de partida em fase dividida mais econmico. Outra grande vantagem que, alm de ligar com apenas 3 enrolamentos, a corrente induzida mnima, de modo que quando for realizada a ligao dos outros 3 enrolamentos, no haver pico de corrente, e a partida torna-se suave. Portanto, entre todos os dispositivos de partida, o de fase divida o que apresenta menor transitrio.

1.1. Dimensionamento

Figura 02 Esquema de ligao da chave de partida em fase dividida

Contatores C1 e C2: A corrente de regime permanente determinada por:

A corrente de ruptura determinada por:

necessrio que a corrente do equipamento siga as seguintes determinaes:

A corrente de ruptura deve ser dividida por 6 quando a corrente Ie for maior que 100A, e deve ser dividida por 8 quando a corrente Ie for menor que 100A. Caso durante o dimensionamento no se saiba se a diviso deve ser feita por 6 ou por 8, deve-se fazer a diviso por 6, pois garante-se a utilizao de um maior contator para um maior valor de corrente. Baseado no valor de Ie calculado possvel, atravs do catlogo do contator, estabelecer a corrente do equipamento a ser utilizado, bem como o seu fusvel mximo.

Rel Trmico A corrente de ajuste do rel trmico determinada por:

Baseado no valor da corrente de ajuste calculada possvel determinar a faixa de ajuste do rel de sobrecarga, como tambm o valor de seu fusvel mximo.

importante ressaltar que deve ser feita uma verificao quanto ao fusvel escolhido para o rel trmico. O fusvel do rel trmico deve ser menor ou igual ao fusvel mximo que os contatores C1 e C2 permitem, pois, caso no seja, o fusvel no protege o contator, podendo o mesmo vir a queimar. Uma alternativa para isso seria trocar os contatores, colocando um contator maior, entretanto, isso implicaria em um custo mais elevado. Outra alternativa seria colocar 6 fusveis em vez de apenas 3. Ao utilizar 6 fusveis, em qualquer situao, a corrente de sobrecarga no ser mais Ip, e sim Ip/2, de modo que determina, para o rel, um fusvel menor que o fusvel mximo que o contator exige. A utilizao de 6 fusveis tambm pode ser importante para situaes em que, para a corrente de partida e um tempo de operao do rel trmico em torno de 4 segundos, o ponto de operao ultrapasse a curva do mximo fusvel escolhido. Para o fusvel escolhido ser utilizado, o ponto marcado na curva dos fusveis deve estar esquerda da curva do fusvel escolhido. Caso isso no ocorra, utiliza-se 6 fusveis para reduzir a corrente de sobrecarga pela metade, garantindo desta forma, que o ponto de operao do rel trmico esteja esquerda do fusvel escolhido.

2. Seqncia de OperaoSegue abaixo o diagrama de ligao do dispositivo de partida em fase dividida:

Figura 06 - Circuito de potncia

Figura 07 - Circuito de controle

Ao acionar a botoeira b1, energiza-se o contator C1. Juntamente com o contator C1, energiza-se o rel termporizado d1. Uma vez energizado, o contator C1 fechar os 3 contatos do circuito de potncia, aplicando tenso nos terminais 1, 2 e 3 do motor. Alm disso, o contator C1 fechar o contato normalmente aberto em paralelo com a botoeira b1, curto-circuitando a mesma, de forma que possvel retirar o dedo da botoeira e mesmo assim o sistema permanecer energizado neste contato. Depois de algum tempo, estando o rel termporizado energizado, o mesmo aciona e fecha o seu contato

normalmente aberto, ligando o contator C2. O contator C2 fecha os 3 contatos do circuito de potncia, aplicando tenso nos terminais 7, 8 e 9 do motor. importante lembrar, que para que haja o funcionamento do dispositivo, a fase R deve ser aplicada aos terminais 1 e 7, a fase S deve ser aplicada aos terminais 2 e 8, e a fase T aos terminais 3 e 9 do motor, pois, caso contrrio, o motor travar, uma vez que haver campos girantes contrrios nos dois enrolamentos do motor.

3. Exemplo de AplicaoSegue abaixo o exemplo de dimensionamento de um dispositivo de partida de fase dividida para um Motor Trifsico de Alto Rendimento Plus (WEG) com os seguintes dados:

Pm = 7,5 cv Vn = 220 V In = 18,9 A Ip = 8*In Ip = 8*18,9 = 151,2 A Dimensionamento dos Contatores C1 e C2: Corrente de regime permanente: Iregime = In/2 = 18,9/2 = 9,45 A

Corrente de ruptura: Iruptura = Ip/2 = 151,2/2 = 75,6 A Ie Iregime = 9,45 A Ie Iruptura/8 = 75,6/8 = 9,45 A De acordo com o catlogo de Contatores e Rels de Sobrecarga da WEG, os contatores C1 e C2 escolhidos so: Tipo: CWM12 Ie = 12 A Fusvel Mximo = 25 A

Dimensionamento do Rel Trmico:

Corrente de ajuste: Iajuste = In/2 = 18,9/2 = 9,45 A De acordo com o catlogo de Contatores e Rels de Sobrecarga da WEG, o rel de sobrecarga escolhido : Faixa de ajuste = 7 a 10 A Fusvel Mximo = 25 A

Uma vez que tanto o fusvel mximo dos contatores como o fusvel do rel trmico so iguais, o fusvel de 25 A pode ser utilizado contra sobrecarga, pois este no maior que o fusvel mximo de C1 e C2. Entretanto, verificando-se na curva Tempo x Corrente do fusvel tipo NH da WEG, para um tempo de operao em torno de 4 segundos e uma corrente de partida de 151,2 A, o fusvel de 25 A no atende contra uma possvel sobrecarga.

Uma vez que o fusvel de 25 A no consegue proteger o sistema para uma corrente de sobrecarga de 151,2 A, utiliza-se ento, 6 fusveis em vez de apenas 3. Com isto, a corrente de sobrecarga reduzida pela metade da corrente de partida, ou seja, reduzida para 75,6 A. Para esse nvel de sobrecarga, podese utilizar um fusvel de apenas 16 A para o rel de sobrecarga, como mostrado na curva Tempo x Corrente.

Portanto, como o fusvel do rel de sobrecarga (16 A) menor que o fusvel mximo dos contatores C1 e C2 (25 A), o fusvel do rel trmico atuar primeiro em caso de sobrecarga, evitando assim, a queima dos contatores.