Existem dois tipos de motores elétricos: corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC). Os motores CA podem ser síncronos ou assíncronos. Os motores síncronos são encontrados em aplicações em que a velocidade e a precisão são essenciais, incluindo relógios síncronos, temporizadores em aparelhos eletrônicos e gravadores de áudio. Capazes de operar em velocidades variáveis, com baixa manutenção e duráveis, os motores assíncronos, ou de indução, têm ampla utilização industrial. Aplicações como elevação, mistura, bombeamento, compressão e perfuração consideram os motores de indução mais fáceis de operar e mais econômicos do que os motores síncronos e CC.

Dos dois principais tipos de motores de indução (assíncronos), monofásicos e trifásicos, os motores monofásicos costumam ser limitados a aplicações com pequenas cargas elétricas, como eletrodomésticos, pois os motores monofásicos não conseguem partir sozinhos. Os sistemas de motores trifásicos têm um uso industrial e comercial muito mais amplo, pois exigem menos fiação de cobre e, portanto, são mais baratos, menores, mais eficientes e funcionam de forma mais suave (menos vibração).

Os controladores são fundamentais

Os sistemas de motores dependem de um arrancador, ou controlador, pois ele controla o desempenho dos motores ao ligar, desligar, avançar, reverter, acelerar e desacelerar o motor, além de protegê-lo contra sobrecargas ou falhas.

O controlador mais básico é uma chave liga/desliga entre o motor e a fonte de alimentação, enquanto os controladores mais complexos controlam a velocidade e o torque do motor.

Os arrancadores diretos de linha (DOL, ou de partida direta) são o tipo mais básico de arrancador de motor; quando energizados, conectam imediatamente os terminais do motor à fonte de alimentação. Os arrancadores DOL são úteis se a alta corrente de partida do motor não causar quedas de tensão excessivas no circuito de alimentação. São adequados para pequenas bombas de água, compressores, ventiladores e esteiras transportadoras. No entanto, os arrancadores de partida direta não conseguem fornecer retroalimentação.

Além disso, no caso de um motor assíncrono, como o motor de indução trifásico, que consome uma corrente de partida elevada, tipicamente de seis a sete vezes a da carga total, os arrancadores DOL não conseguirão proteger o motor contra essa corrente de partida.

 

Protegendo os equipamentos e prolongando sua vida útil

Os controladores de motores enfrentam diversas formas de desgaste. Em particular, os arrancadores de motores de indução trifásicos precisam lidar com fatores prejudiciais, como corrente de partida e arco elétrico.

A corrente de partida, também conhecida como surto de ligação ou corrente de surto de entrada, é o alto nível de corrente consumido pelo motor para começar a acelerar até a velocidade total. Durante esse período, o motor geralmente precisa consumir uma corrente de até sete a dez vezes a carga operacional normal. A sobrecarga de corrente, embora dure menos de um segundo, causa picos de torque que geram estresse mecânico na máquina, especialmente quando o ciclo de partida e parada é repetitivo. Os arrancadores DOL básicos não conseguem proteger o motor contra essa corrente de partida. Portanto, o controlador precisa ter um mecanismo de proteção para amortecer adequadamente os equipamentos a jusante.

O arco elétrico— em que o fluxo de uma corrente elétrica através de um gás causa a ruptura elétrica do gás e sua descarga — ocorre com mais frequência em controladores de motores em que os contatos abrem (interrompem) e fecham (estabelecem) repetidamente um circuito elétrico. O arco elétrico produz uma grande quantidade de calor, que pode derreter ou até vaporizar pequenas partes da superfície de contato, danificando o controlador do motor.

Além de lidar com a corrente de partida e o arco elétrico, os arrancadores de motores de indução trifásicos também precisam de uma função de partida e parada suave. As partidas e paradas suaves evitam danos aos equipamentos, bem como aos objetos pesados e volumosos movimentados por compressores, esteiras transportadoras e sistemas de portões. Devido à sua massa, esses objetos possuem um momento considerável mesmo em baixas velocidades.

Tanto os arrancadores suaves quanto os acionamentos de frequência variável podem ser usados para proteger o equipamento e prolongar a vida útil do motor, reduzindo a corrente de partida e o consequente aquecimento causado por partidas e paradas frequentes.

Principais tipos de arrancadores de motores

Os arrancadores suaves de motores, ou arrancadores de estado sólido de tensão reduzida, podem reduzir temporariamente a carga de corrente e o pico de torque durante a partida de um motor, ao mesmo tempo em que aumentam suavemente a velocidade do motor. Como resultado, o arrancador suave reduz o estresse mecânico no motor e no eixo, prolongando a vida útil do sistema. Os arrancadores suaves podem ser personalizados para aplicações específicas. Eles ajudam a evitar picos de pressão em aplicações de bombeamento e a iniciar o movimento das esteiras transportadoras de forma suave, ajudando a minimizar solavancos, estresse ou deslizamentos. Como os arrancadores suaves têm maior complexidade elétrica do que os arrancadores de partida direta, muitas vezes apresentam problemas de custo-benefício.

Um acionamento de frequência variável (VFD) usa sistemas de acionamento eletromecânicos para controlar a velocidade e o torque do motor, variando a frequência e a tensão de entrada do motor. Como resultado, os VFDs podem reduzir a corrente necessária para partir o motor. Um VFD se conecta facilmente a sistemas de controle automático. Os acionamentos de frequência variável também são altamente eficientes em termos energéticos, ajudando a reduzir a demanda de energia de pico. No entanto, a penetração global de mercado dos VFDs é relativamente pequena devido ao seu alto preço e sensibilidade a fatores ambientais, como temperatura e surtos de tensão.

 

Embora os arrancadores suaves de motores e os acionamentos de frequência variável já ofereçam benefícios evidentes para os motores, os fabricantes continuam desenvolvendo sistemas com maior funcionalidade e preços mais baixos.

Vantagens dos arrancadores de motores híbridos

Os arrancadores de motores híbridos da Série DRMS da Sensata podem oferecer até seis funções na mesma unidade: Avanço/Reversão, Partida Suave/Parada Suave, Proteção contra Sobrecarga do Motor e Relé de Isolamento de Rede.

Com seu recurso de partida/parada suave, os arrancadores de motores híbridos da Série DRMS da Sensata oferecem benefícios especialmente marcantes para sistemas de transportadores. Além do recurso de relé eletromecânico, os arrancadores de motores híbridos da Série DRMS incluem um recurso de relé de estado sólido, que usa semicondutores para operação sem contato, alcançando um controle de energia rápido e livre de desgaste.

Com o desempenho oferecido pelo relé de estado sólido e a confiabilidade do relé eletromecânico, os arrancadores de motores híbridos da Série DRMS são mais eficazes na mitigação dos efeitos destrutivos das altas correntes de partida, do estresse mecânico resultante e da formação de folgas no sistema. Como resultado, os recursos combinados dos relés alcançam maior desempenho e consistência, menor consumo de energia, melhor segurança e maior vida útil do equipamento.

Além disso, os arrancadores de motores híbridos da Série DRMS são compactos, com apenas 22,5 mm de largura, o que reduz o espaço necessário para um arrancador de motor em até 75%. Por fim, comparados aos acionamentos de frequência variável, que custam entre US$ 400 e US$ 1.200, os dispositivos DRMS oferecem uma opção mais econômica.

Os arrancadores de motores híbridos da Série DRMS podem ser usados em sistemas de transportadores, sistemas de portões e compressores por fabricantes de máquinas, projetistas ou fabricantes de painéis e instalações de produção. Além disso, esses arrancadores de motores híbridos têm uma classificação máxima de motor mais alta, de 400V, em comparação com outros produtos similares; essa classificação máxima mais alta permite o uso dos arrancadores de motores híbridos da Série DRMS em uma gama mais ampla de aplicações industriais do que outros produtos conseguem suportar.

Conclusão

Os arrancadores de motores para motores de indução passam por muitos ciclos de partida e parada. Os fatores a serem considerados ao comparar arrancadores de motores incluem desempenho, durabilidade, confiabilidade, tamanho, preço e proteção do equipamento contra a corrente de partida e outros fenômenos potencialmente prejudiciais. Os arrancadores diretos de linha são confiáveis, mas oferecem pouca autoproteção ou proteção para os ativos movimentados pelos motores. Uma proteção maior está disponível com os VFDs, mas a um preço elevado. Os arrancadores de motores híbridos equilibram todos esses fatores e, portanto, merecem consideração significativa para motores que operam com ativos valiosos.

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