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Prof. Gabriel Granzotto Madruga
Gabriel Granzotto Madruga www.lages.ifsc.edu.br e-mail: gabriel.madruga@ifsc.edu.br
Aula 06 Partida com Chave Compensadora
Eletricidade Industrial
Prof. Gabriel Granzotto Madruga
Partida Compensadora
• Essa chave tem por finalidade, assim como a estrela triângulo, reduzir a corrente do motor no momento da partida;
• Para isso utiliza-se de um autotransformador conectado em série com as bobinas do motor durante a partida;
– O autotransformador promove a redução da tensão de alimentação do motor;
• Após transcorrido o tempo de partida, o autotransformador é desconectado do circuito, impondo ao motor a tensão de alimentação da rede.
• Na maioria das vezes, a chave compensadora é composta pelos seguintes equipamentos:
– Um autotransformador ligado em Y; - Três contatores;
– Um relé de Sobrecarga; - Um relé de tempo;
– Três fusíveis retardados. 2
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Partida Compensadora
Um diagrama de força da partida compensadora é descrito abaixo:
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Autotransformador de Partida
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• O autotransformador de partida possui um núcleo magnético plano, formado por três colunas de chapa de aço-silício fechadas no topo;
• Os terminais inferiores desses enrolamentos são conectados em Y, formando um centro que é suspenso;
• Ao longo do enrolamento do autotransformador são feitos TAP’s operacionais nas alturas das tensões de 50%, 65% e 80%;
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Autotransformador de Partida
O funcionamento de um autotransformador está representado abaixo, juntamente com o seu aspecto construtivo e o seu circuito elétrico:
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Autotransformador de Partida
• A corrente I1, através da parte superior ou em série do enrolamento de N1 espiras, produz o fluxo magnético Φ1;
• Pela Lei de Lenz, a corrente natural da parte inferior do enrolamento (de N2 espiras) produz um fluxo oposto Φ2;
• Portanto, a corrente I2 sai do enrolamento pelo TAP, identificado como ponto b;
• O autotransformador constitui um enrolamento eletricamente contínuo, com um ou mais pontos de força (TAP), em um núcleo magnético.
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Partida Compensadora
Corrente e Torque na Partida Compensadora:
A tensão do motor é reduzida, fazendo com que a corrente que circula no enrolamento do motor no momento da partida também seja reduzida;
Obviamente, a corrente e o torque de partida ficarão dependentes do TAP escolhido para o acionamento da máquina;
De acordo com a equação do torque descrita abaixo, a redução da tensão para o acionamento da carga acarreta na redução do torque de partida, assim como na partida estrela-triângulo;
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Partida Compensadora
Conjugado de Partida da Chave Compensadora:
Pelo fato de utilizarmos o autotransformador na partida, devemos levar em conta as relações de transformação:
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Considerando um autotransformador ideal (sem perdas):
Fator a Relação das espiras (fator de redução da tensão de entrada)
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Partida Compensadora
Conjugado de Partida da Chave Compensadora:
Como sabemos, o torque é dado pela equação:
Assim, temos um torque de partida nominal dado por:
O conjugado com a adição da chave compensadora será:
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Partida Compensadora
Conjugado de Partida da Chave Compensadora:
Como , substituindo na equação do torque temos:
Como a tensão de entrada do autotransformador é a própria tensão da fonte de alimentação, então:
Ou seja, o conjugado compensado é o produto do conjugado nominal (obtido com a aplicação da tensão nominal do motor) pela relação do número de espiras ao quadrado.
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Partida Compensadora
Conjugado de Partida da Chave Compensadora:
Então, deve-se ter cuidado durante a aplicação desta chave de partida. Se o motor não partir com o TAP escolhido, deve-se aumentar o TAP para que o torque de partida seja mais elevado.
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Partida Compensadora
Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para K1:
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Partida Compensadora
Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para K2:
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Primeiro é necessário encontrar Is. Para isso, utilizamos a impedância do motor:
Quando aplicamos a tensão reduzida, obtemos:
Como a impedância do motor é constante, então:
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Partida Compensadora
Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para K2:
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Substituindo Z e Z’ pelas tensões e correntes nominais:
Onde k = a é o fator de transformação ajustado para o TAP do transformador. Isolando a corrente Is nesta equação, temos:
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Partida Compensadora
Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para K2:
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Considerando um transformador sem perdas:
A corrente no contator K2 então, será:
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Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para K3:
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Para o contator K3:
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Partida Compensadora
Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para FT1:
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Para o relé térmico FT1:
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Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Mas e a corrente de partida???
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A corrente de partida será a corrente que circula pelo contator K2 no momento da partida:
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Partida Compensadora
Correntes de Partida na Chave Compensadora:
Para o fusível, voltamos a utilizar a mesma regra que a partida direta:
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Ip
Tp
IF 1,2 x In
IF IFmáxK1
IF IFmáxFT1
4.
4.
4.
I k2 x Ip
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Partida Compensada
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M ~ 3
FT1
F1,2,3
L2 L3 L1
K2 K3 K1
0% 0% 0%
65% 65% 65%
80% 80% 80%
100% 100% 100%
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Partida Compensada
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KT1
FT1
S0
S2 K1
L
N
K1
K3
K2
K2 K3 K1
K3
H1 M
~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2
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Partida Compensada
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L
KT1
FT1
S0
S2 K1
N
K1
K3
K2
K2 K3 K1
K3
H1 M
~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2
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KT1
FT1
S0
S2 K1
L
N
K1
K3
K2
K2 K3 K1
K3
H1 M
~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2
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KT1
FT1
S0
S2 K1
L
N
K1
K3
K2
K2 K3 K1
K3
H1 H2
KT1 K1 K2
M ~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L1, L2, L3
FT1
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KT1
FT1
S0
S2 K1
L
N
K1
K3
K2
K2 K3 K1
K3
H1 M
~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2
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KT1
FT1
S0
S2 K1
L
N
K1
K3
K2
K2 K3 K1
K3
H1 M
~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L1, L2, L3
H2
FT1
KT1 K1 K2
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Dimensionar uma chave de partida compensadora para um motor de
30cv, VIII pólos, 220V/60Hz, com comando em 220V, tap de 80%, Tp =
15s.
In (220V) = 77,1A
0,8In
Ip
Dados do Catálogo de Motores WEG:
M ~ 3
K2 K3 K1
F1,2,3
L 1,2,3
FT1
Ip = 617A
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CWM 80.11.220.60 + BCXMF 01
Dimensionando o Contator K1:
Ie In
Ie 77,1 A
Portando, o contator a ser escolhido, de
acordo com o catálogo será:
K1
Dimensionando o Contator K2:
Para dimensionar o contator K2, tem-se que levar em consideração o tap
utilizado o qual reduzirá a tensão e a corrente do secundário do
autotransformador por um fator “k” (no caso de 80%, k = 0,8 ) . Para K2,
teremos: Ie k2 x In
Ie 49,3 A
CWM 50.11.220.60 + BCXMF 10 K2
Portando, o contator a ser escolhido, de acordo com o catálogo será:
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CWM 18.11.220.60
Dimensionando o Contator K3:
Ie ( k - k2 ) x In
Ie 12,3 A
Portando, o contator a ser escolhido, de acordo com o catálogo será:
K3
No caso de K3, leva-se em consideração o fator “( k - k2 ) x In ” , que para o
tap de 80% será 0,16 x In:
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Partida Compensada
RW 67.2D (63...80)
Dimensionando o Relé de Sobrecarga FT1:
O relé a ser escolhido deve ser escolhido pela corrente nominal do motor, ou
seja: Ie In
Ie 77,1 A
Logo, o relé a ser escolhido será:
Dimensionando o Relé de Tempo
RTW .02.15.220.1E
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Na partida compensadora, a corrente de partida reduz pelo fator “ k2 = 0,64 ”,
ou seja:
Dimensionando os Fusíveis:
394,9A Ip
15s
Tp 125A 100A
Portanto, o fusível encontrado é IF = 125A
Verificando as condições necessárias, tem-se:
IF 1,2 x In
IF IFmáxK1
IF IFmáxFT1
.
.
.
I k2 x Ip
I 394,9 A
Levando em consideração esta corrente e o
tempo de partida, procura-se no gráfico:
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Considerações da Partida Compensadora:
A partida compensadora permite a escolha de diversos níveis de
tensão de partida, ao contrário da Y-Δ (apenas tensão de fase);
Permite também maiores torques de partida em relação à Y-Δ (um terço);
O conjugado de partida da carga deve ser inferior à pelo menos metade do conjugado de partida do motor;
É indicada para motores de potência elevada (geralmente acima de 15 cv), como por exemplo, britadoras e máquinas acionadas por correia;
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Vantagens da Partida Compensadora:
Possibilidade de variar o TAP (50, 65, 80, 85, 90%);
Utilizando o TAP de 65%, a redução é próxima da tensão da Y-Δ;
Na comutação para a plena tensão, não acontece um pico de corrente;
O valor da tensão da rede pode ser igual ao valor de tensão da ligação triângulo ou estrela do motor;
O autotransformador pode funcionar como um indutor durante a transição para tensão plena;
O motor necessita de apenas três bornes. 35
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Desvantagens da Partida Compensadora:
Maior custo em relação à partida estrela-triângulo;
Maior espaço ocupado no painel devido à utilização de um autotransformador;
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Exercício - Partida compensada
• Crie um circuito de comando que faça o controle do circuito de partida compensada abaixo.
– Primeiro acionar K2 e K3 e depois apenas K1
• No CADe_SIMU, simule o circuito
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