Soft Starter: O que é? Como funciona? E quais são as vantagens ao utilizá-las?

Conheça o modelo inovador de operação da Soft Starter da Schneider Electric: o Recurso de Controle por Torque (TCS), uma novidade no mercado!

Mas afinal, o que é uma Soft Starter e pra que ela serve?

Quando falamos de um motor de corrente alternada (CA), é necessário pensar em um método de partida suave para utilizar com esse equipamento. Isso porque, devido aos picos de corrente durante a partida ou parada do motor, gera-se um estresse elétrico que pode danificar o mesmo. Sendo assim, qualquer um dos métodos que limitam a corrente de partida e o torque do motor, seriam adequados, e sua escolha varia conforme a necessidade da aplicação.

As Soft Starters são um dos equipamentos, dentre os existentes, que protegem o motor a partir do controle da tensão. De forma resumida, o produto aumenta continuamente a tensão aplicada no motor durante a partida e parada do processo, esse controle da tensão limita a corrente e o torque do motor, protegendo o mesmo.

 

Quais são as vantagens em utilizar uma Soft Starter?

As Soft Starters são ideais para atender sistemas onde há necessidade de limitação de correntes de pico, durante partidas ou paradas de motores. Seus recursos de funcionamento, fornecem inúmeros benefícios e permitem processos aprimorados com menor manutenção.

Tipicamente, aplicações que envolvem bombas, ventiladores, centrífugas, trituradores, compressores e transportadores, são bons candidatos para o uso de uma Soft Starter, contando com benefícios como:

– Diminuição das quedas de tensão na rede de alimentação no momento da partida;

– Diminuição no disparo dos disjuntores ou queima de fusíveis no momento da partida;

– Redução dos picos de corrente no momento da partida;

– Redução do golpe de aríete em aplicações de bombeamento;

– Eliminação do escorregamento da correia nas cargas do ventilador;

– Redução do estresse mecânico no motor no momento da partida/parada;

– Aceleração suavizada em esteiras e transportadores;

 

Como a maioria das Soft Starters funcionam?

As soft starters controlam a tensão do motor com a limitação da corrente durante a partida, o que, consequentemente, produz uma saída de torque variável durante a aceleração. Sendo assim, o torque do motor é estritamente uma função da tensão do motor aplicada, controlada por uma rampa de aceleração linear.

Isso resulta em uma quantidade infinita de curvas de torque de velocidade, como demonstrado na Figura 1. Então, para um determinado ponto de carga, o torque disponível para aceleração muda com a tensão aplicada e a velocidade do motor.

Embora este tipo de controle, por tensão, resulte em uma partida/parada suave do motor, este torque não aumenta linearmente, devido às características de velocidade/torque de um motor de indução de gaiola de esquilo, com frequência fixa e tensão reduzida aplicada. Neste tipo de motor, o torque desenvolvido é reduzido pelo quadrado da redução de tensão, conforme demonstrado pela equação abaixo.

Trv = Torque de tensão reduzido

Tfv = Torque de tensão total

Vrv = Tensão reduzida

Vfv = Tensão total

Por exemplo, um motor NEMA B normalmente produz 150% de seu torque total quando iniciado através da linha de tensão total. Se for iniciado em 70% de sua classificação de tensão total, ele desenvolve apenas (0,70)², ou 49%, de seu torque de partida normal; ou aproximadamente 74% de sua carga total de torque.

A desvantagem deste tipo de partida é que o torque de aceleração produzido pelo motor não é constante, sendo mais baixo no início e alcançando seu valor máximo quanto atinge um intervalo de 85 à 90% da velocidade do motor, ou seja, a taxa de aceleração começa lenta e termina rápida (Figura 2).

No caso da rampa de desaceleração, embora também seja uma rampa de tensão linear, que varia do início até a tensão total, não há controle real da desaceleração da carga do motor, pois a velocidade síncrona do motor não muda. A diminuição da velocidade ocorre devido à interação entre o aumento do escorregamento do motor e a carga. Isso torna impraticável controlar a desaceleração de uma carga de torque constante, sendo somente possível desacelerar cargas de torque variável.

Sendo assim, para motores com carga de torque variável onde a carga varia de 60 à 80% do torque de carga total do motor, há uma diminuição muito pequena na velocidade no início da rampa de desaceleração. Uma vez que a velocidade da rampa ultrapassa o intervalo de 30 à 50%, o motor está com falta de tensão o suficiente para que o torque de carga e o escorregamento do motor resultem em uma mudança de velocidade de 10 à 15%. Após esse ponto, o torque do motor cai rapidamente, resultando em desaceleração abrupta do motor.

Porém, este comportamento pode causar problemas dependendo da aplicação. Por exemplo, para o controle de uma bomba centrífuga é necessário coordenar a taxa de desaceleração do eixo do motor com o fechamento da válvula de retenção, pois a mudança abrupta da velocidade pode causar Golpe de Aríete, danificando a tubulação.

 

Como as novas Soft Starters da Schneider Electric funcionam? Conheça o Recurso de Controle por Toque!

As Soft Starters Altivar ATS480 da Schneider Electric vieram pra inovar o mercado, os novos produtos contém uma IHM incorporada, segurança cibernética de alto nível, comunicação serial inclusa, ainda com possibilidade de adicionar módulos de comunicação extra, e um exclusivo Recurso de Controle por Torque, um grande diferencial!

O Recurso de Controle por Torque conta com um algoritmo de controle que mantém o torque constante durante a aceleração e desaceleração. Este algoritmo usa informações sobre a tensão e corrente do motor para determinar a potência e o fator de potência. Com isso, a Soft Starter deriva a potência real e as perdas do estator e, como resultado, a potência real é fornecida ao rotor. Por fim, a potência do rotor é usada para calcular o torque real do motor.

Se o controle de torque estiver habilitado, as rampas de aceleração e desaceleração da ATS480 não serão mais baseadas estritamente no tempo e nos níveis de tensão do motor, mas sim, na rampa de torque, desde que a carga do motor não exceda a configuração do limite da corrente.

Na Figura 3, é apresentado um diagrama de blocos funcional do Recurso de Controle por Torque da ATS480:

O bloco “Torque Reference/Ramp” representa os valores de torque nominal do motor, torque inicial e limite de torque configurado. O controlador de torque, por sua vez, usa esses valores, juntamente ao tempo de rampa de torque inserido, para gerar o torque desejado. Logo, este controlador é usado para mediar o disparo do tiristor, de acordo com o torque real do motor versus o valor desejado.

Dessa forma, o torque do motor não é mais estritamente dependente de uma tensão aplicada ou das características de torque-velocidade do motor, mas é aumentado de acordo com uma rampa temporizada. Os valores de torque inicial, limite de torque e tempo de aceleração são todos ajustáveis ​​pelo usuário para máxima flexibilidade e adaptabilidade a variadas cargas.

Mas, quais são as vantagens do Recurso de Controle por Torque?

O Recurso de Controle por Torque das ATS480 é muito versátil, pois o padrão de comutação do tiristor pode variar para acomodar diversos tipos de rampa de aceleração e desaceleração, conforme exigido pelas variáveis aplicações.

Uma vez que a Soft Starter é configurada para fornecer torque de aceleração constante, ela permite que a rampa de aceleração seja linear, tornando a partida suave e constante (Figura 4). Esse controle pode ser aplicado tanto para cargas de torque constante quanto para as de torque variável.

 

Sobre as vantagens de se trabalhar com torque de aceleração constante, tem-se, por exemplo, a facilidade de determinar os requisitos de aplicação para cargas inerciais mais altas, como prensas puncionadeiras, centrífugas, serras de fita, trituradores e compressores. Já no caso dos transportadores, há garantia de uma partida suave e constante, reduzindo a possibilidade de derramamento ou quebra de material durante a aceleração.

Para aplicações que contêm bombas centrífugas, as quais operam com cargas de torque variável, é essencial que o torque de aceleração aumente com a velocidade. Exigência que pode ser atendida pela ATS480, pois podem ser configuradas para aumentar o torque do motor linearmente ao longo do tempo. Essa configuração fornece uma rampa de aceleração linear, ajudando a coordenar a abertura da válvula de retenção com a aceleração do motor, evitando o Golpe de Aríete.

O mesmo princípio se aplica a desaceleração das cargas de bombas centrífugas, a Soft Starter ATS480 monitora continuamente o torque de carga do motor e, quando um comando de parada é dado, inicia a rampa de desaceleração linear. Devido a redução gradual da velocidade, é possível coordenar o fechamento da válvula de retenção, outra vez, impedindo o Golpe de Aríete.

Resumidamente, esses são os principais pontos do recurso de controle por torque da soft starter ATS480:

–  Para acelerar a carga é necessário apenas o desenvolvimento do torque;

– A taxa de aceleração é constante, independente da carga do motor;

– A rampa de torque é configurável e fornece torque de aceleração constante para cargas de torque variável ou constante;

– O torque do motor é definido e exibido, sendo possível coordená-lo de acordo com a aplicação;

– Para maximizar a rampa de desaceleração linear para todas as cargas de bombas, a rampa de desaceleração começa no ponto de torque de carga do motor;

–  Não é necessário nenhum dispositivo externo de feedback de velocidade do motor

 

 

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