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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia
Engenharia Industrial Elétrica
Anderson Queiroz
David Bitencourt
Diego Alfaya
Taís Cananéa
PARTIDA DE UM MOTOR ESTRELA TRIÂNGULO
Salvador, Bahia
Março de 2016
Anderson Queiroz
David Bitencourt
Diego Alfaya
Taís Cananéa
PARTIDA DE UM MOTOR ESTRELA TRIÂNGULO
Relatório apresentado como avaliação parcial da disciplina de Medidas Elétricas e Magnéticas, do curso de graduação em Engenharia Industrial Elétrica, do Instituto Federal da Bahia - IFBA, sob orientação do professor Aldo Nonato Borges.
Salvador, Bahia
Março de 2016
Sumário1. OBJETIVO.........................................................................................................................3
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.........................................................................................5
2.1 PARTIDA DE MOTORES................................................................................................5
2.2 MOTORES TRIFÁSICOS................................................................................................5
2.3 CONTATOR....................................................................................................................6
2.4 FUSÍVEL.........................................................................................................................7
2.5 RELÉ TÉRMICO.............................................................................................................8
2.6 BOTOEIRA......................................................................................................................9
2.7 DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO..............................................................................10
2.8 DIAGRAMAS DE POTÊNCIA DE ACIONAMENTO DE MOTOR.................................10
2.9 DIAGRAMAS DE COMANDO.......................................................................................11
3. PARTE EXPERIMENTAL................................................................................................12
3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS...........................................................12
3.2 DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DO EXPERIMENTO.............................................13
3.2.1 ANÁLISE DO FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO DE FORÇA.............................13
3.2.2 ANÁLISE DO FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO DE COMANDO.......................14
3.2.3 COMPARAÇÃO ENTRE PARTIDA DIRETA E ESTRELA-TRIÂNGULO...............15
4. CONCLUSÃO..................................................................................................................16
5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA.....................................................................................17
1. OBJETIVOEste relatório é uma exigência da prática realizada no laboratório de medidas
elétricas sobre acionamento de motores elétricos. O setor industrial é responsável
por cerca de 40% a 50 % de toda a energia elétrica consumida no país, dentro
desse setor o consumo de motores elétricos é estimado em cerca de 70% a 80%, o
que evidência a grande importância do conhecimento por parte dos engenheiros,
deste tipo de equipamento.
O objetivo é verificar na prática os fundamentos da partida de um motor trifásico
do tipo estrela-triângulo, que foi visto na teoria em aulas prévias da disciplina de
Medidas Elétricas e Magnéticas, proporcionando mais contato com sua aplicação na
área profissional.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA2.1 PARTIDA DE MOTORES
Há quatro modos básicos de se partir um motor: partida direta, partida
compensada, partida estrela-triângulo e partida com inversor.
O comando de partida estrela – triângulo tem como objetivo realizar a partida do
motor de forma mais suave, reduzindo sua corrente de partida para 1/3 da corrente
de partida realizada por um comando de partida direta. Para utilizar a configuração
de partida estrela triangulo o motor a ser utilizado deverá ter 6 terminais de ligações.
A realizarmos a ligação em estrela assim, a tensão elétrica é dividida
internamente em suas bobinas resultando em uma tensão de 127V (e deveria,
teoricamente, ser de 220V). Ocorre então a redução da tensão elétrica no momento
da partida do motor reduzindo posteriormente a corrente elétrica de partida (Ip). Com
a diminuição da tensão e respectivamente a redução da corrente de partida terá
inevitavelmente a redução do torque do motor.
O motor não pode permanecer longos períodos funcionando com tensão
reduzida e fechado em estrela, por isto, após alguns segundos a partida deve
assumir o fechamento triângulo permitindo ao motor elétrico que receba tensão
elétrica nominal de 220V em cada uma de suas bobinas
2.2 MOTORES TRIFÁSICOSOs motores trifásicos (de 6 pontas) podem ser ligados de duas maneiras
diferentes:
Ligação Triângulo: Este tipo de ligação é feito para ligar o motor na menor
voltagem existente (na maioria dos casos, 220V trifásico). A ligação triangulo
é feita ligando o começo de uma bobina no final da outra.
Figura 01- Ligação Triângulo.
Ligação Estrela: Este tipo ligação é feita para ligar o motor na maior (entre
duas) tensão existente (na maioria dos casos, 380V trifásico).
Figura 02- Ligação Estrela.
Nas duas ligações, caso queira inverter o sentido do giro do motor (trifásico)
basta inverter a ligação de uma das fases (trocar a fase R pela S, por exemplo).
2.3 CONTATORDispositivo eletromagnético cujo objetivo é acionar motores. O seu uso está
na ênfase de comandos elétricos e é composto por uma bobina que, ao ser
acionada, gera campo magnético, este fechando o circuito o qual está conectado no
mesmo.
Este dispositivo é constituído por dois tipos de contatos: principais e
auxiliares. O principal é mais robusto e suporta maiores correntes e os auxiliares são
utilizados para o comando, controle do contator e são caracterizados pelas funções
NF (normalmente fechado) e NA (normalmente aberto). A Figura 03 mostra seu
símbolo e aplicações.
Figura 3- contator
Para a especificação do contator deve-se levar em conta alguns pontos:
número de contatos, tensão nominal da bobina, corrente máxima nos contatos e
condições de operação definindo as categorias de emprego.
2.4 FUSÍVELPara dispositivos de proteção, que são os elementos intercalados no circuito
com o objetivo de interromper a passagem de corrente elétrica sob condições
anormais, como curtos-circuitos ou sobrecargas, o utilizado neste experimento foi o
fusível.
O princípio de funcionamento do fusível baseia-se na fusão do filamento e
consequente abertura do filamento quando por este passa uma corrente elétrica
superior ao valor de sua especificação. A Figura 04 apresenta um fusível tipo
cartucho e seu símbolo. Temos ainda os fusíveis do tipo DIAZED, NH, etc., para
maior capacidade de corrente.
Figura 4 – Fusível tipo cartucho
Os fusíveis geralmente são dimensionados 20% acima da corrente nominal
do circuito. São classificados em retardados e rápidos. O fusível de ação retardada é
usado em circuitos nos quais a corrente de partida é muitas vezes superior à
corrente nominal. É o caso de cargas capacitivas e o nosso caso, o caso dos
motores elétricos. Já o fusível de ação rápida é utilizado em cargas resistivas e na
proteção de componentes semicondutores, como o diodo e o transistor em
conversores estáticos de potência.
2.5 RELÉ TÉRMICOO princípio de funcionamento do relé de sobrecarga ou térmico, baseia-se na
dilatação linear de duas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação térmicas
diferentes, acopladas rigidamente (bimetal). Quando ocorre uma falta de fase, esta
se reflete num aumento de corrente, provocando um aquecimento maior e,
consequentemente, um acréscimo na dilatação do bimetal. Essa deformação aciona
a abertura do contato auxiliar que interrompe a passagem da corrente para a bobina
do contator, desativando, com isso, a carga. Para ligar novamente a carga devemos
acionar manualmente o botão de rearme 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 05 apresenta uma aplicação do relé térmico na proteção de motores
elétricos trifásicos.
Figura 5 – Relé térmico
2.6 BOTOEIRASão botões eletrônicos que substituem os mecânicos utilizados para
acionamentos de máquinas, ou seja, executa as funções de liga-desliga para
comando. Por não requererem esforço físico para acioná-las e serem ergonômicas,
reduzem o estresse e a possibilidade de doenças profissionais propiciando bem-
estar físico e mental ao operador.
Constituído de uma ou duas teclas, executa as funções de liga-desliga para
comando, em especial, das chaves de partida direta instaladas em caixas ou
painéis.
Figura 6 – Esquemático de botoeira
2.7 DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO São componentes utilizados para indicar o estado em que se encontra um
painel de comando ou processo automatizado. As informações mais comuns
fornecidas através destes dispositivos são: ligado, desligado, falha e emergência.
Indicador visual. Os indicadores visuais fornecem sinais luminosos indicativos
de estado, emergência, falha etc. São os mais utilizados devido à simplicidade,
eficiência na indicação e baixo custo.
São fornecidos por lâmpadas ou LEDs. As cores indicadas na tabela da
Figura 07 são recomendas.
Figura 07: Símbolo elétrico e cores utilizadas em um indicador luminoso.
2.8 DIAGRAMAS DE POTÊNCIA DE ACIONAMENTO DE MOTORO diagrama em questão mostra a disposição dos elementos de comando para
o acionamento do motor desejado.
Figura 08 - Diagrama de Potência do MotorDiante deste diagrama, tem-se como fornecer ao motor a tensão de
alimentação desejada para o seu funcionamento. A rede de alimentação
disponibiliza a tensão trifásica mais o terra, os fusíveis protegem os cabos e os
dispositivos, o contator conecta as três fases com o motor e o relé garante o
funcionamento do mesmo com uma faixa de carga aceitável, desarmando ao ser
sobrecarregado por um período de tempo mínimo.
2.9 DIAGRAMAS DE COMANDOEste diagrama mostra as conexões lógicas para o funcionamento do sistema
desejado, no caso em questão o acionamento do motor para o sistema de uma
bomba. O diagrama indica o caminho percorrido pela corrente elétrica para o
funcionamento do circuito. Tem-se a figura 09 uma representação didática do
mesmo.
Figura 09 - Diagrama de comandos
3. PARTE EXPERIMENTAL3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
3.2 DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DO EXPERIMENTO
3.2.1 ANÁLISE DO FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO DE FORÇAO circuito de força foi montado com os seguintes equipamentos: Disjuntor
termomagnético, contator, relé térmico, motor trifásico. A partir de uma rede trifásica
de tensão entre fases de 220V foi realizada uma derivação e seus terminais foram
conectado ao disjuntor tripolar com o objetivo de proteger o circuito e o motor contra
curto circuito ou sobrecarga.
Em série com o disjuntor foi inserido um contator de força com a função de
controlar a potência fornecida a carga a partir de um circuito de comando que será
explicado no tópico a seguir. Após o contator adicionou-se o relé térmico em série
com o circuito com o objetivo de proteger o motor contra possíveis sobrecargas.
Antes do contator de força foi inserido um contator para realizar a alimentação
em triângulo e nos contatos 4,5,6 do motor foi inserido um outro contator para
realizar a alimentação em estrela.
3.2.2 ANÁLISE DO FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO DE COMANDOQuando o botão S2 é pressionado, o temporizador é energizado a partir do
contado (11-12) do contador K2 e o contato (55-56) do temporizado energiza a
bobina de alimentação de K3, o contato (11-12) se abre promovendo o
intertravamento entre K3 e K2, o contato (13-14) se fecha promovendo a
energização do contator K1 e então o motor parte em estrela, o contator K1 se retém
a partir do contato (23-24) e também fecha o contato (13-14).
Depois de decorrido o tempo de 6s, o contato (55-56) do temporizador se
abre interrompendo a alimentação de K3 o contato (13-14) se abre e o contato (11-
12) se fecha energizando o contator K2, promovendo a mudança de alimentação do
motor para triângulo e abertura do contanto (11-12) de K2, interrompendo a
alimentação do temporizador e do contator K3. Caso as chaves S0 ou S1 sejam
acionadas os contatores K1 e K2 são desligados, sendo desenergizar o circuito.
Figura 10: Diagrama de força e comando
3.2.3 COMPARAÇÃO ENTRE PARTIDA DIRETA E ESTRELA-TRIÂNGULONo experimento anterior partimos o motor com alimentação em partida direta,
ou seja, em triângulo e podemos observa que a corrente de partida do motor foi de
1,5 A, estabilizando em sua corrente nominal de 0,9.
Partindo o motor em estrela podemos observar que a corrente de partida foi
de 0,6 A, que equivale a 40% da corrente de partida como o motor partindo
diretamente com alimentação em delta, o percentual de 40% está bem próximo da
redução esperada que seria de 33% da corrente de partida em estrela.
Quando ocorre a mudança da configuração estrela para triângulo, a corrente
aumenta para 0,9A, devido ao transiente que ocorre devido ao aumento de tensão.
Após esse pico a corrente estabiliza em 0,8A, sendo a corrente nominal de 0,9 A.
Podemos observar mesmo com o pico de corrente durante a mudança de estrela
para delta, a intensidade da corrente atinge o valor máximo de 0,9 A durante o
processo de partida em estrela-triângulo o que é bastante inferior em relação
alimentação por meio de partida direta que possui corrente de partida de 1,5 A. Isso
permite que sistema elétrico que alimenta o motor sofra menos distúrbios com a
partida do mesmo e que os caos de alimentação operem com uma folga melhor em
relação a sua corrente nominal.
Figura 11: Circuito partida estrela – triângulo
4. CONCLUSÃOA partida estrela-triangulo permite que o motor elétrico entre em operação de
maneira suave. Visto que este tipo de partida reduz consideravelmente a corrente de
partida quando comparada com a partida direta. Porem a partida Estrela-triângulo
não pode ser utilizada em qualquer situação. É necessário que o motor tenha
disponível pelo menos seis terminais dos enrolamentos e que a tensão nominal
(tensão da concessionária) seja igual à tensão de triângulo do motor.
O motor entra em operação com a ligação em modo estrela. Após atingir 90%
de sua rotação nominal existe uma comutação para o modo triangulo. Se esta troca
estrela-triangulo ocorrer antes do motor atingir os 90% da rotação nominal, o pico de
corrente na troca será praticamente igual ao da partida direta. Portanto deve-se
realizar o ajuste do tempo no rele temporizador de forma que a comutação somente
ocorra após a rotação do motor ultrapassar os 90% da sua rotação nominal.
Temos como benefícios e malefícios deste sistema de partida:
Benefícios:
Redução da corrente de partida
O que aumenta o tempo de vida útil do motor.
Os componentes utilizados na execução do acionamento são de baixo custo
Facilidade na execução dos circuitos de acionamento
Possibilidade de acionar motores de alta potência sem dispositivos
eletrônicos
Malefícios:
O motor deve ser partido vazio, ou seja, sem carga.
Portanto os motores devem partir com a carga desacoplada, e após o motor
atingir sua rotação nominal, ou seja, ele já estiver operando com a
alimentação em triangulo, acopla-se a carga.
Utiliza mais cabos vindos do motor que uma partida direta;
Para realizar este tipo de ligação o motor elétrico, deve ter pelo menos seis
terminais no seu enrolamento.
5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
[1]ftp://ftp.ifes.edu.br/cursos/Eletrotecnica/Cassoli/PROMINP%20ELETRO/Eletricista
%20For%E7a%20e%20controle/Eletricista%20For%E7a%20e%20Controle_Medidas
%20El%E9tricas.pdf
Acessado em: 20/03/2016
[2] http://www.marioloureiro.net/tecnica/electrif/motores.pdf
Acessado em 20/03/2015
[3] http://www.saladaeletrica.com.br/partida-direta-de-motor-trifasico/
Acessado em: 20/03/2016
[4] TORO, Vicent D. Fundamentos de máquinas elétricas. 10°Edição, Vol. 0. LTC
Editora. Rio de Janeiro, 2011.