Métodos engenhosos para partida de motores síncronos

Início direto (DOL)

Neste método tradicional, o motor síncrono é conectado diretamente à fonte de alimentação. Isso utiliza o torque máximo do motor na partida usando o forte campo magnético gerado pela conexão direta de energia. No entanto, esta abordagem pode resultar em alta corrente de partida, potencialmente causando instabilidade da rede ou danos aos enrolamentos do motor.

Ligando o motor pônei

Esta abordagem criativa utiliza um motor auxiliar menor, denominado “motor pônei”, para levar o motor síncrono à velocidade síncrona. Assim que o motor síncrono atinge uma velocidade quase síncrona, ele é sincronizado com a frequência da rede e assume a carga. Este método minimiza a corrente de partida e permite uma partida controlada.

Enrolamentos amortecedores e motor de indução de partida

Neste método, a rotação do motor síncrono é iniciada por meio de enrolamentos amortecedores e um motor de indução. O motor de indução leva o motor síncrono a uma fração da velocidade síncrona, após a qual o enrolamento de campo do motor síncrono é excitado para “puxar” o rotor para o sincronismo. Esta abordagem é vantajosa para grandes motores síncronos.

Dispositivo de partida externo

Para aplicações que exigem controle preciso de velocidade, um meio de partida externo, como um inversor de frequência variável (VFD) ou um conversor de frequência estático, pode ser usado. Esses dispositivos permitem aceleração gradual, reduzindo o estresse mecânico e elétrico durante a partida.

Partida com motor de indução separado

O motor síncrono é levado à sua velocidade síncrona por um pequeno motor de indução separado que é acoplado mecanicamente a ele. O número de pólos do motor síncrono deve ser superior ao número de hastes do motor de indução. Isso ajuda o motor de indução a funcionar na velocidade síncrona do motor síncrono. Este método requer que o motor síncrono esteja sincronizado com o barramento. O motor de indução pode então ser desconectado. Então o motor síncrono equilibra a sua própria uniformidade.

Comece com um motor DC

Um motor síncrono pode ser iniciado usando um motor DC. Primeiro, o motor síncrono é acionado por um motor de corrente contínua e levado à velocidade síncrona. A máquina é então sincronizada com os barramentos. A máquina funciona como motor quando o dispositivo síncrono está conectado em paralelo aos barramentos. A máquina de corrente contínua acoplada à máquina síncrona pode então ser separada mecanicamente da rede ou utilizada como gerador.

Comece com enrolamento amortecedor

Um enrolamento amortecedor é preso às ranhuras nas faces dos pólos. Hastes de cobre-alumínio são inseridas em alguns lugares nas peças polares, e cada lado dos pólos e anéis finais provoca um curto-circuito nessas hastes. Um enrolamento de gaiola é formado por essas hastes em curto-circuito. O estator é alimentado com tensão trifásica. O motor síncrono, equipado com um enrolamento amortecedor, parte como um motor de indução. Isso funciona a uma velocidade próxima à velocidade síncrona. Nesta fase, os enrolamentos de campo são energizados com corrente contínua. O rotor é puxado para a velocidade síncrona. Isso ocorre porque o pólo giratório da velocidade de deslizamento magnético do rotor afeta apenas o campo magnético giratório do estator. Para motores com maior potência, a corrente de partida consumida pode ser muitas vezes maior que a corrente de plena carga. Portanto, a corrente de partida deve ser limitada a um valor seguro. Para este propósito, um autotransformador pode aplicar uma tensão reduzida. A tensão aplicada deve ser aproximadamente 50 a 80 por cento da tensão total da linha. As conexões do autotransformador são mostradas na figura. Para reduzir a tensão de alimentação, mude S₁ está fechado e S₂ mantido aberto. Quando o motor arrancar, p₂ é rápido e S₁ é mantido aberto para desligar o transformador. Este método começa como um motor de indução. O torque de partida gerado é baixo. Portanto, o motor de saída pode não conseguir dar partida em plena carga.

Testes em motor de indução: rotor ocioso e travado

Os motores de indução, os cavalos de batalha da indústria, passam por testes rigorosos para avaliar seu desempenho e características operacionais. Dois testes básicos – teste de marcha lenta e teste de estol – fornecem informações importantes sobre a eficiência do motor, seu comportamento de partida e possíveis problemas.

Avaliação de perdas centrais e corrente sem carga

O teste sem carga é realizado em tensão nominal e permite que o motor funcione sem estresse mecânico. Este teste tem como objetivo principal determinar as perdas do núcleo, a corrente de magnetização e a corrente sem carga. Medindo a potência de entrada e a corrente de entrada, as perdas do núcleo podem ser calculadas. O vento magnetizante indica a energia necessária para manter o campo magnético sem tensão. A magnetização eficiente é crítica porque a corrente excessiva pode levar ao desperdício de energia.

Teste de rotor bloqueado

O teste do rotor de travamento envolve o travamento do rotor do motor, simulando uma condição de travamento. Este teste examina a corrente do estator, o torque do rotor de bloqueio e a impedância. Podemos avaliar o comportamento do motor durante a partida e sob carga medindo a potência, corrente e tensão de entrada. O torque do rotor de estol fornece informações sobre a capacidade de partida e eficiência do motor. Alta corrente de rotor bloqueado ou alto torque do rotor bloqueado podem indicar problemas potenciais, como problemas de enrolamento ou travamento mecânico.

Conclusão

A partida de um motor síncrono requer uma abordagem cuidadosa devido às suas características inerentes. Os métodos mencionados acima refletem o espírito inovador dos engenheiros e atendem ao desafio de fazer mover esses motores especiais. O método escolhido depende de fatores como tamanho do motor, aplicação e características operacionais desejadas. À medida que a tecnologia avança, novos formatos podem surgir, demonstrando ainda mais a engenhosidade dos engenheiros em dominar as complexidades da partida de motores síncronos.

Perguntas frequentes

1. Por que um motor síncrono não pode dar partida sozinho?

Os motores síncronos são projetados para operar a uma velocidade fixa, chamada velocidade síncrona, que é determinada pela frequência da rede. Ao contrário dos motores assíncronos, eles não possuem o escorregamento necessário para a partida automática. Portanto, métodos externos são necessários para iniciar o seu movimento.

2. Quais são os desafios de dar partida em um motor síncrono?

O maior desafio é garantir que não ocorra nenhum deslizamento. Na partida, os motores síncronos não giram sozinhos e necessitam de suporte externo para atingir sua velocidade síncrona. A alta corrente de partida inicial associada a certos métodos de partida também pode causar estresse no motor e nos sistemas elétricos.

3. Qual é o método de inicialização Direct-On-Line (DOL)?

Durante a partida DOL, o motor síncrono é conectado diretamente à fonte de alimentação. Embora isto forneça torque máximo para partida, pode resultar em altas correntes de partida, afetando potencialmente a estabilidade do sistema de potência e dos enrolamentos do motor.

4. Como funciona a partida do motor pônei?

Com o método do motor pônei, um motor auxiliar menor (motor pônei) é usado primeiro para levar o motor síncrono a uma velocidade quase síncrona. Assim que o motor síncrono estiver sincronizado com a frequência da rede, ele assume a carga. Esta abordagem reduz a corrente de partida e garante uma partida controlada.

5. Qual é a importância dos enrolamentos amortecedores e da partida de motores assíncronos?

Este método usa enrolamentos amortecedores e um motor de indução para iniciar a rotação. O motor de indução acelera o motor síncrono a uma fração da velocidade síncrona. O enrolamento de campo do motor síncrono é então energizado, colocando o rotor em sincronismo. Esta é uma abordagem preferida para motores síncronos maiores.