Quando Mei Chen, um engenheiro eletrotécnico em Suzhou, ligou uma bomba de água de refrigeração de 110 kW após uma paragem para manutenção, o alimentador disparou em menos de um segundo. Um segundo arranque fez com que a tubagem vibrasse e a bomba falhasse o seu ponto de referência de pressão. O motor estava saudável: a causa raiz foi a seleção de um arranque direto à rede para um serviço de alta inércia e alta contra-pressão, sem verificar a corrente de rotor bloqueado, o tempo de rampa e a sequência de bypass. Reespecificar o perfil de aceleração e a proteção fez com que o mesmo motor arrancasse de forma previsível.
Resumo: o arranque suave de motor CA utiliza comutação de semicondutores controlada para elevar gradualmente a tensão do motor, reduzindo a corrente de pico e o choque de binário associados ao arranque direto. Um motor de indução típico pode absorver cerca de 5 a 8 vezes a corrente a pleno carga durante a aceleração com rotor bloqueado, embora a placa de características, o design do motor e a alimentação determinem o valor real. Os engenheiros devem ajustar o arrancador suave à corrente do motor, inércia da carga, frequência de arranques, serviço de bypass e aos requisitos aplicáveis da norma IEC 60947-4-2 ou locais antes de aprovar um painel.
Um motor de indução CA comporta-se inicialmente como uma carga de baixa impedância enquanto o seu rotor está estacionário. O primeiro semiciclo pode, portanto, produzir um pulso de corrente elevado, uma queda de tensão num sistema de distribuição fraco e um degrau de binário eletromagnético acentuado. Num arranque suave de motor CA, controlado, os retificadores controlados de silício antiparalelos (SCRs, também chamados tiristores) atrasam a condução em cada semiciclo e, em seguida, aumentam progressivamente a tensão RMS aplicada de acordo com a rampa configurada.
As relações simplificadas explicam a cedência (compromisso):
É por esta razão que uma rampa longa não é automaticamente melhor. Uma bomba centrífuga pode tolerar um aumento controlado da velocidade, enquanto um tapete transportador carregado pode bloquear se o limite de binário for demasiado baixo. O registo de comissionamento deve capturar a corrente a pleno carga do motor, a tensão inicial ou limite de corrente, o tempo de rampa, o binário inicial ou definição de impulso quando aplicável, o modo de paragem e o tempo de aceleração medido. Uma arranque suave de motor CA disposição devidamente selecionada é uma decisão de controlo associada a essas medições, e não simplesmente uma substituição de menor corrente para um contactor.
A função central de um arrancador suave é moldar a transição da velocidade zero para a velocidade normal de linha. Pode reduzir a tração da correia, o choque de acoplamento, o golpe de ariete, os picos de pressão e os disparos incômodos quando a carga e o motor são adequados. Não cria a ampla faixa de velocidade de um inversor de frequência (VFD), porque a frequência de alimentação permanece essencialmente inalterada após o arranque.
O caminho de potência inclui habitualmente três fases controladas, eletrónica de controlo de portas, terminais de linha e de carga, proteção térmica e um contactor de bypass ou caminho de bypass. Um bypass fecha-se após a aceleração em muitos designs, desviando a corrente de regime permanente dos SCRs e reduzindo a sua dissipação de calor. O bypass deve ser dimensionado para o serviço do motor e coordenado com a proteção contra sobrecarga; não é uma desculpa para omitir a proteção contra curto-circuitos ou um meio de isolamento.
O design do painel deve coordenar a comutação, o bypass, a proteção contra sobrecarga, o isolamento e a remoção de calor.
A arrancador de tensão reduzida é eficaz apenas quando as suas classificações de corrente e térmicas correspondem ao ciclo de trabalho. Comece com a tensão da placa de identificação do motor, corrente de carga nominal, fator de serviço, arranjo de ligação e o perfil de carga real. Depois, verifique o número de arranques por hora, arranques por dia, temperatura ambiente, ventilação do invólucro, altitude, comprimento do cabo e se o motor já está quente quando é solicitado um reinício.
As verificações do lado da carga são igualmente importantes. Registe a inércia refletida, torque de arranque estático, curva de torque em funcionamento, tempo de aceleração, cabeça da bomba ou pressão do sistema, e quaisquer restrições de velocidade mínima ou fluxo mínimo. Um arrancador adequado para um ventilador descarregado pode não ser adequado para uma correia transportadora carregada ou um compressor de deslocamento positivo. Se for utilizado um limite de corrente, calcule se o torque disponível permanece acima do torque da carga durante toda a aceleração.
As normas definem como o equipamento é projetado, testado, instalado e representado; elas não eliminam a necessidade de uma revisão de engenharia específica do local. A IEC 60947-4-2 cobre controladores e arrancadores de semicondutores de corrente alternada, incluindo características relevantes e considerações de teste. Os documentos NEMA ICS fornecem orientações para controlo industrial na prática norte-americana, enquanto os códigos elétricos locais determinam a instalação, proteção, métodos de ligação e requisitos de inspeção.
Deverão ser respondidas três questões de conformidade no ficheiro do projeto:
A consequência comercial de uma reivindicação não suportada é prática: um painel pode falhar na inspeção, atrasar a comissão ou deixar o comprador responsável pelo redesenho. Mantenha a lista de materiais, registo de parâmetros, esquema de ligação, coordenação de dispositivos de proteção e resultados de comissionamento com a documentação do equipamento.
Um arranque suave de motor de corrente alternada é um controlador eletrônico de tensão reduzida que utiliza comutação controlada de semicondutores para aumentar a tensão aplicada a um motor de corrente alternada durante a partida e, quando configurado, durante a paragem. Ele reduz o choque de corrente e torque em comparação com a partida direta, mas normalmente não fornece operação contínua de velocidade variável.
Ele altera o ângulo de disparo do SCR em cada semi-ciclo para que o motor receba uma forma de onda de tensão controlada durante a aceleração. Pode ser utilizado um limite de corrente, rampa de tensão, controlo de torque ou uma combinação, e um contator de bypass pode suportar a corrente após o motor atingir a velocidade.
Os principais benefícios são menor corrente de arranque, menos choque mecânico, menos disparos indesejados e transições hidráulicas ou de processo mais suaves quando a carga é adequada. Estes benefícios podem reduzir a manutenção e o tempo de paragem, mas não são automáticos: uma rampa demasiado longa, torque de arranque insuficiente, má coordenação do bypass ou proteção ausente podem criar novos problemas. Confirme o resultado com medições de comissionamento.
Um arrancador suave controla a tensão durante o arranque, enquanto que o motor geralmente volta à frequência de rede para funcionamento normal. Um VFD controla tanto a frequência como a tensão, podendo assim regular a velocidade e o torque numa gama de operação mais ampla, mas normalmente requer mais considerações de EMC, harmónicos, programação e térmicas. Opte pelo VFD quando o processo precisar de controlo de velocidade em funcionamento; opte por um arrancador suave quando um motor de velocidade fixa precisar de um arranque mais suave.
Se a sua equipa estiver a comparar um método de arranque de bomba, ventilador, correia transportadora ou compressor de velocidade fixa, contacte a NENA/XINHANG com a placa de características do motor, descrição da carga, informações de alimentação, desempenho de arranque necessário e requisitos de conformidade do mercado de destino. Uma revisão rápida dos dados na fase de decisão costuma ser menos dispendiosa do que corrigir um arranque mal dimensionado após a instalação.
