O que é partida do motor? Tipos de partidas de motores e métodos de partida de motores

Tipos de partidas de motores e técnicas de partida de motores

O que é uma partida de motor?

Uma partida de motor é um dispositivo elétrico que é usado para dar partida e parar um motor com segurança. Semelhante a um relé, a partida do motor liga/desliga a energia e, ao contrário de um relé, também fornece uma proteção de baixa tensão e sobrecorrente.

A principal função de uma partida de motor é;

• Para dar partida em um motor com segurança
• Para parar um motor com segurança
• Para inverter a direção de um motor
• Para proteger o motor de baixa tensão e sobrecorrente.

Uma partida de motor é feita de dois componentes principais que trabalham juntos para controlar e proteger o motor;

• Contator Elétrico :O objetivo do contator é LIGAR/DESLIGAR a fonte de alimentação do motor, fechando ou fechando os terminais de contato.
• Circuito de proteção contra sobrecarga :O objetivo deste circuito é proteger o motor de possíveis danos devido à condição de sobrecarga. Uma corrente elevada através do rotor pode danificar o enrolamento, bem como outros aparelhos conectados à alimentação. Ele detecta a corrente e interrompe a fonte de alimentação.

Por que precisamos de uma partida com motor?

Uma partida de motor é essencial para dar partida em um motor de indução. É por causa de sua baixa impedância do rotor. A impedância do rotor depende do escorregamento do motor de indução, que é a velocidade relativa entre o rotor e o estator. A impedância varia inversamente com o escorregamento.

O escorregamento do motor de indução está no máximo, ou seja, 1 na parada (posição de repouso), portanto, a impedância está no mínimo e consome uma enorme quantidade de corrente chamada corrente de inrush. A alta corrente de inrush magnetiza o entreferro entre o rotor e o estator que induz um EMF no enrolamento do rotor. Este EMF produz uma corrente elétrica no enrolamento do rotor que cria um campo magnético para gerar torque no rotor. À medida que a velocidade do rotor aumenta, o escorregamento do motor diminui e a corrente consumida pelo motor é reduzida.

A alta corrente de partida é de 5 a 8 vezes a corrente de carga total nominal normal. Portanto, essa quantidade de corrente pode danificar ou queimar os enrolamentos do motor, o que tornará a máquina inútil e pode causar uma grande queda na tensão da linha de alimentação que pode danificar outros aparelhos conectados à mesma linha.

Para proteger o motor de uma quantidade tão grande de correntes, usamos uma partida que limita a corrente inicial por um curto período na partida e quando o motor atinge uma determinada velocidade , a alimentação normal do motor é retomada. Eles também fornecem proteção contra condições de falha, como baixa tensão e sobrecorrente durante a operação normal.

Embora motores pequenos com potência abaixo de 1 cavalo tenham alta impedância e possam suportar a corrente inicial, portanto, não precisam de partida de motor, no entanto, precisam do sistema de proteção de sobrecorrente fornecido pelas partidas DOL (Direct On-Line). A explicação acima mostra por que precisamos de uma partida para instalar com um motor?

Como funciona uma partida de motor?

Uma partida é um dispositivo de controle usado para comutar o motor manualmente ou automaticamente. É utilizado para o controle seguro ON/OFF de motores elétricos, fazendo ou interrompendo seus contatos.

A partida manual é usada para motores menores onde a alavanca operada manualmente é operada manualmente (mova a posição dos contatos) para a posição ON ou OFF. A desvantagem desses tipos de partidas é que eles precisam LIGAR após o fragilizador de energia. Em outras palavras, eles precisam de controle manual para cada operação (ON ou OFF). Às vezes, esta operação pode levar ao fluxo de altas correntes no enrolamento do motor que podem queimar o motor. Por isso, não é recomendado na maioria dos casos em que são utilizadas outras partidas de motor alternativas com proteção, como partidas automáticas.

Por outro lado, as partidas automáticas que consistem em relés eletromecânicos e contatores são usadas para ligar/desligar o motor. Quando a corrente passa pelas bobinas do contator, ela energiza e produz o campo eletromagnético que puxa ou empurra os contatos para fazer a conexão dos enrolamentos do motor à fonte de alimentação.

Os botões de partida e parada conectados ao motor e à partida podem ser usados ​​para operação ON e OFF dos motores. As bobinas do contator podem ser desenergizadas pressionando o botão de parada que leva a desenergizar a bobina. Desta forma, os contatos do contator retrocedem devido à disposição das molas para sua posição normal, o que leva ao desligamento do motor. Em caso de falha de energia ou operação de desligamento manual, o motor não iniciará automaticamente até que iniciemos manualmente o motor pressionando o “botão de partida”. O diagrama a seguir mostra como uma partida de motor DOL opera para operação ON/OFF.

Tipos de partidas de motores com base em métodos e técnicas de partida

Nas indústrias, várias técnicas de partida são usadas para dar partida em um motor de indução. Antes de discutir os tipos de motores, aqui estão algumas das técnicas utilizadas em partidas de motores.

• Tensão total ou partida em linha

Tais partidas conectam diretamente o motor com a linha de alimentação fornecendo a tensão total. Os motores conectados através dessas partidas têm potências baixas para que não criem uma grande queda de tensão na linha de energia. Eles são usados ​​em uma aplicação em que os motores têm classificações baixas e precisam funcionar em uma direção.

• Acionador de partida reverso de tensão total

A direção do motor de indução trifásico pode ser revertida trocando quaisquer duas fases. Tal partida incorpora dois contatores magnéticos intertravados mecanicamente com fases trocadas para direção direta e reversa. É usado em uma aplicação onde o motor precisa funcionar em ambas as direções e os contatores são usados ​​para controlá-lo.

• Acionador de partida multivelocidade

Para variar a velocidade de um motor CA, você precisa variar a frequência de alimentação CA ou variar o número de pólos (reconectando os enrolamentos em alguns) do motor. Esses tipos de partida acionam o motor em algumas velocidades pré-selecionadas para atender às suas aplicações.

• Acionador de partida de tensão reduzida

O tipo mais comum de técnica de partida é reduzir a tensão na partida do motor para reduzir a corrente de partida que pode danificar os enrolamentos do motor e também causar uma queda enorme em tensão. Estas partidas são usadas para motores de alta potência.

Com base nas técnicas descritas acima, os seguintes tipos de partidas de motor são usados ​​nas indústrias.

Tipo de partida de motor:

Discutiremos os seguintes tipos de motores e seus métodos de partida com base nos métodos de partida de motor acima com vantagens e desvantagens.

1. Iniciador on-line direto (DOL)
2. Iniciador de resistência do estator
3. Resistência do rotor ou partida do motor do anel deslizante
4. Iniciador do autotransformador
5. Star Delta Starter
6. Soft Starter
7. Acionamento de frequência variável (VFD)

As partidas de motor são de vários tipos, mas principalmente são classificadas em dois tipos.

• Iniciador manual

Este tipo de partida opera manualmente e não requer experiência. Um botão de pressão é usado para desligar e ligar o motor conectado a ele. O mecanismo por trás do botão inclui um interruptor mecânico que interrompe ou faz o circuito parar ou ligar o motor.

Eles também fornecem proteção contra sobrecarga. No entanto, essas partidas não possuem LVP (proteção de baixa tensão), ou seja, não interrompe o circuito em caso de falha de energia. Pode ser perigoso para algumas aplicações porque o motor reinicia quando a energia é restaurada. Assim, eles são usados ​​para um motor de baixa potência. A partida direta em linha (DOL) é uma partida manual que fornece proteção contra sobrecarga.

• Acionador magnético

As partidas magnéticas são o tipo mais comum de partida e são usadas principalmente para motores CA de alta potência. Essas partidas operam eletromagneticamente como um relé que quebra ou faz os contatos usando magnetismo.

Ele fornece uma tensão mais baixa e segura para partida e também inclui proteção contra baixa tensão e sobrecorrente. Durante a falha de energia, a partida magnética interrompe automaticamente o circuito. Ao contrário das partidas manuais, inclui operação automática e remota que exclui o operador.

A partida magnética consiste em dois circuitos;

• Circuito de potência; este circuito é responsável por fornecer energia ao motor. Consiste em contatos elétricos que ligam/desligam a energia fornecida da linha de alimentação ao motor através do relé de sobrecarga.
• Circuito de controle; este circuito controla os contatos do circuito de alimentação para fazer ou interromper a fonte de alimentação do motor. A bobina eletromagnética energiza ou desenergiza para puxar ou empurrar os contatos elétricos. Fornecendo assim um controle remoto para a partida magnética.

Iniciador direto on-line (DOL)

DOL, também conhecido como Partida Online Direta, é a forma mais simples de partida de motor que conecta o motor diretamente à fonte de alimentação. Consiste em um contator magnético que conecta o motor com uma linha de alimentação e um relé de sobrecarga para proteção contra sobrecorrente. Não há redução de tensão para a partida segura de um motor. Portanto, o motor usado com essas partidas tem uma classificação abaixo de 5 hp. Possui dois botões simples que iniciam e param o motor.

Pressionar o botão de partida energiza a bobina que une os contatores para fechar o circuito. E pressionar o botão de parada desenergiza a bobina do contator e separa seus contatos, interrompendo o circuito. O interruptor usado para ligar/desligar a fonte de alimentação pode ser de qualquer tipo, como rotativo, de nível, flutuador, etc.

Embora este starter não forneça tensão de partida segura, o relé de sobrecarga fornece proteção contra superaquecimento e sobrecorrente. O relé de sobrecarga possui contatos normalmente fechados que energizam a bobina do contator. Quando o relé desarma, a bobina do contator desenergiza e interrompe o circuito.

Vantagens da partida de motor DOL

• tem um design muito simples e econômico.
• É muito fácil de entender e operar.
• fornece alto torque de partida devido à alta corrente de partida.

Desvantagens do Motor Starter DOL

• A alta corrente de partida pode danificar os enrolamentos
• A alta corrente de partida causa queda de tensão na linha de energia.
• Não é adequado para motores pesados
• Pode diminuir a vida útil de um motor

Acionador de partida da resistência do estator

O acionador por resistência do estator usa a técnica RVS (iniciador de tensão reduzida) para dar partida em um motor. A resistência externa é adicionada em série com cada fase do estator de um motor de indução trifásico. O trabalho do resistor é reduzir a tensão da linha (subseqüentemente reduzindo a corrente inicial) aplicada ao estator.

Inicialmente, o resistor variável é mantido na posição máxima oferecendo resistência máxima. Portanto, a tensão no motor é mínima (em nível seguro) devido à queda de tensão no resistor. A baixa tensão do estator limita a corrente de partida que pode danificar os enrolamentos do motor. À medida que o motor aumenta a velocidade, a resistência é reduzida e a fase do estator é conectada diretamente às linhas de energia.

Como a corrente é diretamente proporcional à tensão e o torque varia ao quadrado da corrente, uma diminuição de 2 vezes na tensão diminui o torque em 4 vezes. Assim, o torque de partida usando tal partida é muito baixo e precisa ser mantido.

Vantagens da partida do motor com resistência do estator

• Ele fornece flexibilidade nas características iniciais.
• A fonte de tensão variável permite uma aceleração suave
• Pode ser conectado ao motor conectado em estrela ou delta.

Desvantagens da partida do motor com resistência do estator

• Os resistores dissipam a potência
• O torque de partida é muito baixo devido à redução de tensão
• Os resistores são bastante caros para motores grandes.

Resistência do rotor ou partida do motor do anel deslizante

Este tipo de partida de motor funciona em uma técnica de partida de motor de tensão total. Funciona apenas em um motor de indução de anéis deslizantes, por isso também é conhecido como acionador de motor de anéis deslizantes.

As resistências externas são conectadas ao rotor em estrela através do anel coletor. Esses resistores limitam a corrente do rotor e aumentam o torque. Isso, por sua vez, reduz a corrente do estator de partida. Também ajuda a melhorar o fator de potência

Os resistores são usados ​​apenas durante a partida do motor e são removidos quando o motor atinge sua velocidade nominal.

Vantagens da partida do motor de resistência do rotor

• Ele fornece uma baixa corrente de partida usando tensão total.
• Devido ao alto torque de partida, o motor pode ser iniciado sob carga
• Este método melhora o fator de potência.
• Ele fornece uma ampla gama de controle de velocidade

Desvantagens da partida do motor de resistência do rotor

• Só funciona em motor de indução de anel deslizante
• O rotor é caro e mais pesado.

Iniciador do autotransformador

Esse tipo de partida de motor utiliza um autotransformador como transformador abaixador para reduzir a tensão aplicada ao estator durante o estágio de partida. Pode ser conectado a motores conectados em estrela e delta.

O secundário do autotransformador é conectado a cada fase do motor. As múltiplas fitas do autotransformador fornecem uma fração da tensão nominal. Durante a partida, o relé está na posição inicial, ou seja, o ponto de derivação fornecendo uma tensão reduzida para a partida. O relé alterna entre os pontos de derivação para aumentar a tensão com a velocidade do motor. Por fim, conecta-o com a tensão nominal total.

Em comparação com outras técnicas de redução de tensão, oferece alta tensão para uma corrente de partida específica. Ele ajuda a fornecer um melhor torque de partida.

Vantagens do Autotransformer Starter

• Fornece um melhor torque de partida.
• É usado para dar partida em motores grandes com uma carga significativa.
• Também oferece controle manual de velocidade.
• Também oferece flexibilidade nas características iniciais.

Desvantagens do Autotransformer Starter

• Devido ao grande tamanho do autotransformador, esse iniciador ocupa muito espaço.
• O circuito é complexo e relativamente caro do que outros iniciantes.

Star Delta Starter

Este é outro método de partida comum usado em indústrias para motores grandes. Os enrolamentos do motor de indução trifásico são comutados entre a conexão estrela e delta para dar partida no motor.

Para dar partida no motor de indução, ele é conectado em estrela usando um relé triplo pólo duplo. A tensão de fase na conexão em estrela é reduzida pelo fator 1/√3 e reduz a corrente de partida e o torque de partida em 1/3 do valor nominal normal.

Quando o motor acelera, um relé temporizador alterna a conexão estrela dos enrolamentos do estator para a conexão delta, permitindo a tensão total em cada enrolamento. O motor funciona na velocidade nominal.

Vantagens do Star Delta Starter

• Seu design é simples e barato
• Não requer manutenção
• Forneça uma corrente de pico baixa.
• É usado para dar partida em grandes motores de indução.
• É melhor para longos tempos de aceleração.

Desvantagens do Star Delta Starter

• Funciona em motores conectados em delta
• Há mais conexões de fios.
• Ele oferece baixo torque de partida que não pode ser mantido.
• Há uma flexibilidade muito limitada nas características iniciais.
• Há um empurrão mecânico ao alternar de estrela para delta.

Soft Starter

O soft starter também usa a técnica de redução de tensão. Ele usa as chaves semicondutoras como TRIAC para controlar a tensão e a corrente de partida fornecida ao motor de indução.

Um TRIAC controlado por fase é usado para fornecer tensão variável. A tensão é variada variando o ângulo de condução ou ângulo de disparo do TRIAC. O ângulo de condução é mantido no mínimo para fornecer tensão reduzida. A tensão é aumentada gradualmente aumentando o ângulo de condução. No ângulo de condução máximo, a tensão de linha total é aplicada ao motor de indução e funciona na velocidade nominal.

Ele fornece um aumento gradual e suave na tensão de partida, corrente e torque. Assim, não há solavancos mecânicos e proporcionam uma operação suave que aumenta a vida útil da máquina.

Vantagens do Soft Starter

• Ele fornece melhor controle sobre a corrente e tensão de partida
• Oferece aceleração suave, portanto, sem solavancos.
• Reduz os picos de energia no sistema.
• Prolonga a vida útil do sistema
• Fornecer melhor eficiência e não precisar de manutenção
• Seu tamanho é pequeno

Desvantagens do Soft Starter

• É relativamente caro
• Há dissipação de energia na forma de calor

Frequência variável  Dr cinco (VFD)

Assim como o soft starter, um conversor de frequência variável (VFD) pode variar a tensão e a frequência da corrente fornecida. É usado principalmente para controlar a velocidade do motor de indução, pois depende da frequência de alimentação.

A CA da linha de alimentação é convertida em CC usando retificadores. O DC puro é convertido em AC com frequência e tensão ajustáveis ​​usando a técnica de modulação de largura de pulso através de transistores de potência como IGBTs.

Ele fornece controle total sobre a velocidade do motor de 0 até a velocidade nominal. A opção de ajuste de velocidade com tensão variável fornece uma melhor corrente de partida e aceleração.

Vantagens do Drive de Frequência Variável

• Ele fornece uma aceleração melhor e suave para motores grandes
• Ele oferece controle total de velocidade com aceleração e desaceleração suaves.
• Aumenta a vida útil devido à ausência de estresse elétrico e mecânico
• Ele oferece operação para frente e para trás de um motor

Desvantagens do Acionamento de Frequência Variável

• É relativamente caro, a menos que o controle de velocidade seja necessário
• Há dissipação de calor
• VFDs create harmonics in the electric lines which can affect electronic equipment &power factor.