Os motores elétricos têm muitas aplicações em edifícios residenciais, comerciais e industriais. Porém, os motores devem possuir controles e proteções adequados para garantir uma longa vida útil e um correto funcionamento. Quando os motores partem com tensão plena, a alta corrente de partida e o torque de partida podem encurtar sua vida útil. Vários métodos de partida são usados para proteger os motores contra isso, incluindo soft starters e inversores de frequência variável (VFD).
As partidas não protegem apenas os motores, mas também outros dispositivos elétricos e componentes mecânicos:
- As cargas do motor não são expostas ao torque de partida repentino.
- Outros dispositivos elétricos não estão expostos à queda de tensão devido à corrente de partida.
Ao comparar um soft starter e um VFD, não é possível dizer que um dispositivo é melhor que o outro. Um soft starter é projetado exclusivamente para dar partida em motores com tensão reduzida, enquanto um VFD também pode controlar a velocidade de um motor em operação. Para uma determinada potência do motor, um VFD é mais caro devido às suas funções adicionais. Usar um VFD para um motor que não requer controle de velocidade é um desperdício de dinheiro.
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Este artigo comparará soft starters e VFDs, mencionando algumas aplicações adequadas para cada dispositivo. Ambos os dispositivos utilizam eletrônica de potência, mas seus componentes internos são diferentes.
Quando usar uma Soft Starter?
Um soft starter usa um conjunto de seis tiristores ou retificadores controlados por silício (SCR), para reduzir a corrente de partida e o torque de um motor trifásico. Um tiristor pode ser descrito como uma “válvula” eletrônica que só permite a corrente em uma direção e somente quando um sinal de controle é aplicado. Seis tiristores são necessários para alimentação trifásica, uma vez que três tensões CA alternam a polaridade a 60 Hz – são necessários dois tiristores por fase, cada um para uma polaridade diferente.
Quando um motor elétrico utiliza uma partida suave, os seis tiristores são utilizados como válvulas que limitam a tensão trifásica. Em vez de aplicar a tensão nominal de uma só vez, o soft starter corta parte da forma de onda da tensão e isso limita a corrente de partida e o torque de partida.
O circuito SCR usado por um soft starter pode limitar a tensão, mas a frequência permanece em 60 Hz. Como a velocidade de um motor em funcionamento depende da frequência, um soft starter não pode reduzir as rpm. No entanto, isto não é um problema em aplicações onde o motor é sempre utilizado à velocidade máxima.
Os soft starters são úteis quando os motores acionam grandes cargas que exigem alta corrente e torque para começar a girar. Essas cargas incluem máquinas industriais, ventiladores coletores de pó e sistemas de bombeamento com fluxo constante.
Quando usar um inversor de frequência variável?
Conforme mencionado acima, um VFD pode controlar tanto a tensão quanto a frequência aplicadas a um motor elétrico. Isso significa que um VFD pode ser usado como partida, mas também pode reduzir a velocidade em aplicações onde a carga de trabalho do motor muda. O controle de tensão e frequência é possível graças a um processo de três etapas:
- A alimentação de tensão CA é convertida em CC com um retificador.
- O sinal DC é então filtrado para melhorar a qualidade da energia.
- Finalmente, um inversor converte a energia CC de volta em CA na tensão e frequência necessárias.
Como um VFD controla a tensão e a frequência, ele também pode ajustar a relação V/Hz, que determina o torque. A redução da tensão de um motor em funcionamento normalmente causará correntes mais altas e superaquecimento, que são prejudiciais ao desempenho e à vida útil. No entanto, quando a tensão e a frequência são reduzidas, um motor elétrico pode ser desacelerado sem consequências negativas.
Os VFDs são úteis quando os motores têm cargas de trabalho variáveis, e economias de energia acima de 20% são comuns com redução de velocidade. Por exemplo, um VFD pode reduzir o sistema de bombeamento de um edifício quando o uso de água é baixo ou pode reduzir as taxas de ventilação quando a ocupação é baixa. Em ambos os casos, existe uma grande oportunidade de poupar energia.
Conclusão
Quando os motores partem com tensão total, a alta corrente de partida e o torque de partida podem danificá-los e a outros componentes. Os soft starters e os VFDs reduzem a corrente de partida limitando a tensão, mas também existem diferenças importantes entre esses dispositivos.
Os engenheiros elétricos recomendam partidas suaves quando os motores só precisa de um sistema de partida, e VFDs quando os motores também precisam controle de velocidade durante a operação. Um soft starter não pode economizar energia desacelerando um motor com carga variável, e um VFD desperdiça sua capacidade de controle de velocidade quando usado apenas como starter.
