Motor e torque em carga versus velocidade Tmotor no arranque direto [p.u.] 2.5 Torque [p.u.]
Artigo adaptado por Rui Dias Gestor de Produto Fonte: Artigo Soft Starters – Not Just for Current Limiting Only, da Solcon F.Fonseca, S.A. Tel.: +351 234 303 900 · Fax: +351 234 303 910 ffonseca@ffonseca.com · www.ffonseca.com · /FFonseca.SA.Solucoes.de.Vanguarda
Arrancar um motor assíncrono, o motor mais comum na indústria, é uma questão muito relevante e que requer a atenção de dois aspetos importantes: corrente inicial consumida da rede no momento do arranque e o torque necessário para mover esse mesmo motor.
Tcarga [p.u.]
Locked-rotor torque=Torque inicial
2.0
Torque máximo
1.5 1.0 0.5 0.0 0
0.2
0.4 0.6 Velocidade [p.u.]
0.8
1
Figura 2. Torque inicial motor no arranque direto e torque em carga.
Figura 1. Corrente do motor no arranque direto.
A Figura 2 apresenta o comportamento do torque de um motor assíncrono com arranque direto e a respetiva carga a mover (a curva apresentada na Figura 2 representa a carga de uma hélice marinha com início de carga zero). Há dois pontos que devem ser considerados e que são importantes na relação torque/velocidade num arranque direto: Torque de arranque – representa o torque que o motor produz no início do seu arranque, quando a sua velocidade é zero (motor parado). Nos motores de Baixa Tensão este torque é de até 2 vezes o torque nominal do motor. Nos motores de Média Tensão o torque de arranque é, normalmente, menor do que a nominal do motor. Torque máximo – representa o torque que o motor produz no final da rampa do processo de arranque. Tanto nos motores de Baixa Tensão como nos de Média Tensão, o binário de rutura dos motores é até 2,5 vezes o binário nominal do motor. Como mencionado acima, no arranque direto o torque produzido pelo motor não é controlado, assim todo o sistema mecânico fica exposto a choques mecânicos e tensões físicas durante todo o processo de arranque. Por exemplo, um motor de Baixa Tensão produz um torque que é 1,8 vezes no arranque e 2,5 vezes o torque nominal no final do processo de arranque. Isto origina um aumento do desgaste no motor e um desgaste em toda a mecânica do sistema ao longo do tempo. Além disso, com correntes 4,5 vezes superiores ou mais, da corrente nominal, pode resultar numa elevada queda de tensão na rede de entrada em sistemas onde não existe a possibilidade para essas margens de diferenças de tensão.
Como podemos verificar na Figura 1, a corrente do arranque direto é 4,5 vezes superior ao da corrente nominal do motor. Os motores de Média Tensão têm uma corrente de arranque tipicamente 4,5 a 6,5 vezes maior do que a corrente nominal do motor. Motores de Baixa Tensão têm, normalmente, correntes de arranque 5 a 8 vezes maiores do que a sua corrente nominal. Há ainda casos em que estes valores de corrente poderão exceder os valores indicados.
MÉTODOS DE ARRANQUE DE MOTORES ASSÍNCRONOS Há vários métodos de arranque conhecidos para motores assíncronos como, por exemplo, resistências no rotor de um motor, Variadores de Velocidade, arranque por estrela-triângulo, autotransformador, resistências primárias e arrancadores suaves. Para um arranque com resistências no rotor de um motor é necessário um motor especial, resistências e um sistema ele-
Existem vários métodos de arranque de motores assíncronos. Um dos mais conhecidos métodos é via arrancador suave. Muitos têm a ideia que um arrancador suave apenas tem a capacidade para limitar a corrente de arranque. Neste artigo vamos comprovar que um arrancador suave pode controlar todo o processo de arranque e não apenas limitar o consumo da corrente inicial.
ARRANQUE DIRETO Este método é mais usado na indústria. O motor é ligado diretamente à rede elétrica, sem qualquer tipo de equipamento que reduza a corrente de inicial e o torque necessário ao arranque do motor. Normalmente, o motor é iniciado através de um contactor diretamente para a linha. Tmotor [p.u.] no arranque direto
Corrente do motor versus velocidade
Corrente [p.u.]
UREËWLFD
'266,(5 $&,21$0(1726 ,1'8675,$,6
A utilização de arrancadores suaves na proteção de motores e máquinas
5.0 4.5 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0
0.2
0.4 0.6 Velocidade [p.u.]
0.8
1