Soft-Starter Professor: Matheus Thomé Albano Guimarães Contato: 05.matheus@gmail.com

Introdução O advento da eletrônica de potência, tornou mais prático e economicamente viável o uso de chaves eletrônicas na partida de motores. Nesse sentido, a popularização da tecnologia, bem como a crescente necessidade de sistemas confiáveis, incrementam a utilização de soft-startes

O que é uma Soft-Starter ? São dispositivos de partida suave, que limitam a corrente e o torque de partida do motor ao aplicar uma tensão em rampa (aumentada gradualmente) durante o tempo de partida selecionado.

Soft-Starter São utilizadas em operações que requerem partida e paradas suaves de motores e máquinas acionadas ,basicamente partidas de motores de indução CA (corrente alternada) tipo gaiola, em substituição aos métodos estrela-triângulo, chave compensadora ou partida direta.

Soft-Starter

Vantagens Ajuste da tensão de partida por um tempo pré-definido Pulso de tensão na partida para cargas com alto conjugado de partida Redução rápida de tensão a um nível ajustável, (redução de choques hidráulicos em sistemas de bombeamento); Limitação da corrente de partida, Proteções (falta de fase, sobrecorrente,...)

Princípio de Funcionamento O funcionamento das soft-starters está baseado na utilização de SCRs (tiristores), ou melhor, de uma ponte tiristorizada na configuração antiparalelo, que é comandada por uma placa eletrônica de controle, que tem como função ajustar a tensão de saída, conforme programação feita pelo usuário.

Princípio de Funcionamento

Princípio de Funcionamento É então, através do ângulo de condução dos tiristores, que a tensão na partida é reduzida, diminuindo os picos de corrente gerados pela inércia da carga mecânica. Entretanto para que não ocorra alteração na frequência, o controle de disparo dos SCRs atua em dois pontos: controle por tensão zero e controle de corrente zero.

Princípio de Funcionamento

Princípio de Funcionamento Portanto, como apresentado no diagrama anterior , a soft-starter controla a tensão da rede por meio do circuito de potência constituído de seis SCRs. Variando o seu ângulo de disparo, variamos o valor eficaz de tensão aplicada ao motor. Analisaremos em separado cada uma das partes da estrutura, dividindo-a em duas: circuito de potência e circuito de controle

Circuito de Potência O circuito RC, tem como função proteger os tiristores contra variações da tensão aplicadas sobre eles (dv/dt). Os transformadores de corrente fazem a monitoração da corrente de saída, permitindo que o controle eletrônico efetue a proteção e a manutenção do valor de corrente em níveis predefinidos.

Circuito de Controle O local em que ficam os circuitos responsáveis pelo comando, monitoração e proteção dos componentes do circuito de potência, bem como os circuitos utilizados para comando, interface homem/máquina (IHM) e sinalização. Atualmente, a maioria das chaves soft-starters disponíveis no mercado é micro processada, sendo totalmente digital.

Circuito de Controle É função do circuito de controle temporizar os pulsos de disparo a partir do último valor de zero da forma de onda, tanto da tensão como da corrente. O sensor pode ser um transformador de corrente que pode ser instalado em uma única fase (nesse caso, o sistema mede somente o ponto de cruzamento de uma fase), ou um para cada fase.

Circuito de Controle É função do circuito de controle temporizar os pulsos de disparo a partir do último valor de zero da forma de onda, tanto da tensão como da corrente. O sensor pode ser um transformador de corrente que pode ser instalado em uma única fase (nesse caso, o sistema mede somente o ponto de cruzamento de uma fase), ou um para cada fase.

Rampa de tensão na Aceleração Para que a partida do motor ocorra de modo suave, o usuário deve parametrizar a tensão inicial (Vp) de modo que ela assuma o menos valor possível suficiente para iniciar o movimento da carga. A partir daí, a tensão subirá linearmente segundo um tempo também parametrizado (tp) até atingir o valor nominal

Rampa de tensão na Aceleração

Rampa de tensão na Aceleração Não existe regra que possa ser aplicada para definir o valor de tempo a ser ajustado e o melhor valor de tensão inicial para que o motor possa garantir a aceleração da carga. A melhor aproximação pode ser alcançada pelo tempo de aceleração do motor. Logo, o valor da tensão de partida Vp deve ser ajustado de acordo com o tipo de carga que é acionado.

Rampa de tensão na Desaceleração Na desaceleração a tensão deve ser reduzida instantaneamente a um valor ajustável (Vd), que deve ser parametrizado no nível em que o motor inicia a redução da rotação. A partir desse ponto, a tensão diminui linearmente (rampa ajustável (tp)) até a tensão final Vf, quando o motor parar de girar. Nesse instante, a tensão é desligada.

Rampa de tensão na Desaceleração

Rampa de tensão de Partida As chaves de partida estáticas (soft-starters) são providas de uma função chamada pulso de tensão de partida (kick start) com um valor ajustável. É aplicado em cargas de elevada inércia que, no momento da partida, exigem um esforço extra do acionamento em função do alto conjugado resistente.

Rampa de tensão de Partida Essa função faz com que seja aplicado ao motor um pulso de tensão com amplitude e duração programáveis para que o motor possa desenvolver um conjugado de partida suficiente para vencer o atrito e acelerar a carga.

Rampa de tensão de Partida Na prática, o pulso de tensão de partida deve ser ajustado entre 75% e 90% da tensão do sistema e o tempo do pulso de tensão de partida deve ser ajustado entre 100 e 300 milissegundos, dependendo do tipo de carga a ser acionado.

Rampa de tensão de Partida

Limitação de Corrente É utilizada na maioria dos casos em que a carga apresenta uma inércia elevada, é utilizada essa função, que faz com que o sistema rede/soft-starter forneça ao motor somente a corrente necessária para que seja executada a aceleração da carga. Esse recurso garante um acionamento realmente suave.

Forma de Ligação – Ligação Direta

Forma de Ligação – Contator by Pass

Forma de Ligação – Sequencial

Forma de Ligação – Sequencial