Aula 18 - Projeto de Elevador automotivo Industrial

 Nesta atividade projetamos um elevador automotivo 1T_SRG que  é usado para elevar veículos automotores de quatro rodas de até 1000 kg de peso do solo até 1,80 metros no tempo de 60 segundos auxiliando as operações de inspeção, revisão, montagens e desmontagens de motor, cambio, transmissão, escapamentos, suspensão e pneus.

• Capacidade de carga: 2000Kg;
• Motor Elétrico: 1 motores de 1 CV;
• Tempo de elevação: 60 segundos;
• Altura total de elevação: 2 metros;
• Acionamento com botoeiras reversora e fins de curso mecânico;
• As operações de subida e descida podem ser interrompidas prontamente em qualquer posição ao longo do curso posicionando o veiculo na melhor altura para a execução do trabalho;

Potência Mecânica = [ Massa (Kg) x Aceleração gravitacional (m/s2) x Deslocamento (m) ] / tempo (s) (Watts) logo: 

P = (2000 x 9,8 x 2 ) / 60 = 654,5 (W);

Vamos admitir um rendimento do conjunto mecânico de 60% - teremos que utilizar um motor de 1,1 Kw - 1,5 CV - 3370 RPM - 220 V - 4,28 A.

Para proteção, controle e sinalização utilizamos:

• Seccionadora com duas posiçoes e bloqueio: Tamanho 0 - modelo 12 A;
• Disjunto motor: DM 1 - 6,3 A;
• Contator: CN6 - 10 A;
• Botoeiras e sinaleiros.

1. Diagrama elétrico de controle de elevador automotivo com contatores disponível em: 22_10_02 Controle de elevador automotivo.
2. Diagrama elétrico de controle de elevador automotivo com CLP CLW12-HRD e contatores disponível em: 22_10_08_Reversão_CLP_Click_WEG .
3. Diagrama Ladder de controle de elevador automotivo para CLP CLW12-HRD e contatores disponível em: 22_10_01_Ladder_Reversão_CLP_Click_WEG .
   
4. Diagrama elétrico  de controle de elevador automotivo com com Soft Starter e relés de interface está disponível em: 22_10_54 Partida e Reversão Suave com relé interface SSW05 .
   
5. Diagrama elétrico para controle de elevador automotivo com CLP CLW12-HRD, contatores e Soft-Starter SSW disponível em: 22_10_09 Reversão_CLP_SoftStarter_SSW .
6. Diagrama Ladder para controle de elevador automotivo com CLP CLW12-HRD, contatores e Soft-Starter SSW está disponível em: 22_10_09 Ladder_Reversão_CLP_SoftStarter_SSW .
7. Diagrama elétrico para controle de elevador automotivo com CLP CLW12-HRD, Botoeira Seletora, contatores e Soft-Starter SSW está disponível em: 22_10_09 Reversão_Seletora_CLP_SoftStarter_SSW .
8. Diagrama Ladder para controle de elevador automotivo com Soft Starter e CLP CLW12-HRD, seletrora, contatores e Soft-Starter SSW está disponível em: 22_10_09 Ladder_Seletora_Reversão_CLP_SoftStarter_SSW .
9. Diagrama elétrico para controle de elevador automotivo com botoeira seletora e Inversor de frequência CFW_08 está disponível em: 23_10_54 Reversão_Seletora_Fim_de_Curso_Inversor_CFW08 .
10. Diagrama elétrico para controle de elevador automotivo com CLP CLW12-HRD, seletora, contatores e Inversor de frequência CFW_08 está disponível em: 22_11_55 Reversão_Seletora_CLP_Inversor_CFW08 .
11. Diagrama ladder para controle de elevador automotivo com CLP CLW12-HRD, seletora, contatores e Inversor de frequência CFW_08 está disponível em: 22_11_55 Ladder Reversão_Seletora_CLP_Inversor_CFW08 .

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 30/09/2023

Aula 17 - Partida de motor com 2 velocidades e 2 sentidos de giro com Inversor de Frequência

Neste caso o motor foi acionado em 2 velocidades pré-programadas e 2 sentidos de giro, via software, pelo usuário.

Figura 01 - Diagrama para partida e reversão de motor em duas
velocidades com inversor.

Estas velocidades são comandadas através de 1 entrada digital ( DI4 ) no inversor, as demais entradas foram configuradas para as funções de Liga ( DI1 ), desliga ( DI2 ) e sentido de giro ( DI3 ).
Para esta aplicação iremos parametrizar:

1. P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros.
2. P204 = 5 - Carrega Parâmetros com Padrão de Fábrica. Reprograma todos os parâmetros para os valores do padrão de fábrica.
3. P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros.
4. P100 = 12s - Rampa de Aceleração. Este parâmetro define o tempo para acelerar linearmente de 0 até a freqüência nominal.
5. P101 = 8s - Rampa de desaceleração. Este parâmetro define o tempo para desacelerar linearmente da freqüência nominal até 0 Hz.
6. P124 = 30 HZ - Ferequência V1 = 840 RPM quando nenhuma entrada digital acionada.
7. P125 = 60 HZ - Ferequência V2 = 1680 RPM quando entrada digital DI4 acionada.
8. P202 = 2 - Inversor Vetorial. Define o modo de controle do inversor. 
9. P222 = 6 - Referência Velocidade remota através das entradas DI1, DI2, DI3 e DI4. 
10. P263 = 14 - Entrada Digital DI1 com a função Liga .
11. P264 = 14 - Entrada Digital DI2 com a função Desliga .
12. P265 = 0 - Entrada Digital DI3 com a função Sentido de Giro (Horário / Anti-Horário)
13. P266 = 7 - Entrada Digital DI4 com a função Multivelocidade ( Baixa / Alta )
14. P401 = 2,04 - Corrente do motor
15. P407 = 0,70 - Fator de potência

Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 17_12_58 Motor 2 velocidades e 2 rotações com Inversor CFW08 ; 

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/12/2017

Aula 16 - Partida e Reversão de motor com Inversor de Frequência - Comando Local e Remoto

Figura 01 - IHM do Inversor de frequência

Um inversor de frequência nada mais é do que um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos.

O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação, mas para entendermos melhor isso, precisamos saber como funciona um motor trifásico.

Motor elétrico de indução trifásico:

O funcionamento de um motor elétrico de indução trifásico, embora altamente eficiente, é muito simples. Ele apenas “imita” a frequência da rede onde está ligado. A frequência da rede de corrente alternada é a quantidade de vezes que ela alterna por segundo e é através da unidade Hertz (Hz), ou seja, uma rede de 60Hz alterna 60 vezes em um segundo. Essa tensão oscilante passa pelas bobinas do motor e forma um campo giratório e o motor tende a segui-lo, então, quanto mais alta for a frequência, mais rápido será esse campo e mais rápido o motor tenderá a girar.

O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de modo muito eficiente.

O uso de inversores de frequência é responsável por uma série de vantagens, dependendo dos modelos oferecidos pelos fabricantes, são unidas a capacidade de variar a velocidade com controles especiais já implantados no equipamento. Esses controles proporcionam além da total flexibilidade de controle de velocidade sem grande perda de torque do motor, aceleração suave através de programação, frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos além de diversas formas de controles preferenciais e controles externos que podem ser até por meio de redes de comunicação. Tudo isso com excelente precisão de movimentos.

Figura 02 - Diagrama elétrico da Partida de motor
com Inversor de frequência CFW08

Além destas vantagens, os inversores ainda possuem excelente custo-benefício, pois proporcionam economia de energia elétrica, maior durabilidade de engrenagens, polias e outras transmissões mecânicas por acelerar suavemente a velocidade.

A possibilidade de eliminar reduções mecânicas do projeto também é possível, assim mais economia será possível.
Parametrização do Inversor de frequência

Um parâmetro do inversor de frequência é um valor de leitura ou escrita, através do qual o usuário pode ler ou programar valores que mostrem, sintonizem ou adequem o comportamento do inversor e motor em uma determinada aplicação. Exemplos simples de parâmetros: Parâmetro de Leitura P003: Corrente consumida pelo motor; Parâmetro Programável P121: Velocidade de giro do motor, quando comandado pelo teclado (referência de velocidade, valor de frequência) .

Quase todos os inversores disponíveis no mercado possuem parâmetros programáveis similares. Estes parâmetros são acessíveis através de uma interface composta por um mostrador digital (“display”) e um teclado, chamado de Interface Homem-Máquina (IHM), ver figura 1.
Para esta aplicação iremos parametrizar:

1. P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros. O valor da senha é 5. O uso de senha está sempre ativo.
2. P204 = 5 - Carrega Parâmetros com Padrão de Fábrica. Reprograma todos os parâmetros para os valores do padrão de fábrica. Para isso, programe P204 = 5. Os parâmetros P142 (tensão de saída máxima), P145 (freqüência nominal),P295 (corrente nominal),P308 (endereço do inversor) e P399 a P407 (parâmetros do motor) não são alterados quando é realizada a carga dos ajustes de fábrica através de P204 = 5.
3. P000 = 5 - Parâmetro de Acesso. Libera o acesso para alteração do conteúdo dos parâmetros. 
4. P100 = 12s - Rampa Aceleração. Este parâmetro define o tempo para acelerar linearmente de 0 até a freqüência nominal.
5. P101 = 8s - Rampa Desaceleração. Este parâmetro define o tempo para desacelerar linearmente da freqüência nominal até 0.
6. P202 = 2 - Inversor Vetorial. Define o modo de controle do inversor. O controle vetorial permite um melhor desempenho em termos de torque e regulação de velocidade. O controle vetorial do CFW-08 opera sem sensor de velocidade no motor (sensorless). Deve ser utilizado quando for necessário: uma melhor dinâmica (acelerações e paradas rápidas); quando necessária uma maior precisão no controle de velocidade; operar com torques elevados em baixa rotação ( < 5Hz).
7. P220 = 0 - Seleção da Referência de velocidade. Define quem faz a seleção da Referência de velocidade - Situação Local.  0 - Sempre situação local. 
8. P221 = 0 - Velocidade local através das Teclas < e > da IHM. Seleção da Referência de velocidade – Situação Local. 
9. P222 = 0 - Velocidade Remoto através de AI1. Seleção da Referência de velocidade – Situação Remoto. 
10. P229 = 2 - Comando IHM e Bornes. Definem a origem dos comandos de habilitação e desabilitação do inversor, sentido de giro e JOG.

Os parâmetros do motor é definido através dos dados obtidos na placa do motor.

1. P399 = 68.5 - Rendimento Motor.
2. P400 = 220 - Vac Tensão do Motor.
3. P401 - Corrente do motor – 2,04 A. 
4. P402 - Rotação do motor – 1680 RPM .
5. P403 = 60 Hz - Frequência.
6. P404 = 3 - 1/2 CV - Potência Mecânica.
7. P407 =0,7 Fator potencia.
8. P408 = Auto ajuste resistência rotórica.

Com as alterações acima o inversor de frequência está pronto para funcionar e as entradas digitais estão habilitadas na funções remoto com as seguintes funções:

1. DI1 = Habilita Geral.
2. DI2 = Sentido de Giro.
3. DI3 = Reset de falha.
4. DI4 = Gira / Para.

Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 21_11_30 Inversor - Modo remoto CFW08 ; 

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2015

Aula 15 - Partida e Reversão de Motor com Inversor de Frequência SIMOVERT

Um inversor de frequência é um equipamento eletrônico capaz de variar a velocidade de giro de motores elétricos trifásicos. O nome “inversor de frequência” é dado pela sua forma de atuação no controle de velocidade de um motor de indução trifásico. A tensão alternada da rede elétrica passa pelas bobinas do motor e forma um campo giratório e o motor tende a segui-lo, então, quanto mais alta for a frequência, mais rápido será esse campo e mais rápido o motor tenderá a girar.

Figura 01 - Inversor de Frequência Siemens

O inversor de frequência tem como principal função alterar a frequência da rede que alimenta o motor, fazendo com que o motor siga frequências diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Desta forma podemos facilmente alterar a velocidade de rotação do motor de modo muito eficiente.

O uso de inversores de frequência é responsável por uma série de vantagens, dependendo dos modelos oferecidos pelos fabricantes, são unidas a capacidade de variar a velocidade com controles especiais já implantados no equipamento. Esses controles proporcionam além da total flexibilidade de controle de velocidade sem grande perda de torque do motor, aceleração suave através de programação, frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos além de diversas formas de controles preferenciais e controles externos que podem ser até por meio de redes de comunicação. Tudo isso com excelente precisão de movimentos.

Figura 02 - Diagrama em Blocos do
Inversor de Frequência

Além destas vantagens, os inversores ainda possuem excelente custo-benefício, pois proporcionam economia de energia elétrica, maior durabilidade de engrenagens, polias e outras transmissões mecânicas por acelerar suavemente a velocidade. A possibilidade de eliminar reduções mecânicas do projeto também é possível, assim mais economia será possível.

A figura abaixo mostra resumidamente o diagrama em blocos de um inversor de freqüência escalar. Seção Retificadora: Os seis diodos retificadores situados no circuito de entrada do inversor, retificam a tensão trifásica da rede de entrada (L1, L2 e L3). A tensão DC resultante é filtrada pelo capacitor C e utilizada como entrada para a Seção Inversora.

Seção Inversora: Na seção inversora, a tensão retificada DC é novamente convertida em Trifásica AC. Os transistores chaveiam várias vezes por ciclo, gerando um trem de pulsos com largura variável senoidalmente (PWM). Esta saída de tensão pulsada, sendo aplicada em um motor (carga indutiva), irá gerar uma forma de onda de corrente bem próxima da senoidal através do enrolamento do motor.
Se variarmos a freqüência da tensão de saída no inversor, alteramos na mesma proporção, a velocidade de rotação do motor. Normalmente, a faixa de variação de freqüência dos inversores fica entre 0,5 e 400 Hz, dependendo da marca e modelo. (Obs: para trabalhar em freqüências muito altas, o motor deve ser “preparado”). A função do inversor de freqüência, entretanto, não é apenas controlar a velocidade de um motor AC. Ele precisa manter o torque (conjugado) constante para não provocar alterações na rotação quando o motor estiver com carga.

Figura 03 - Rampa de Aceleração e Desaceleração.  

Para que o inversor funcione a contento, não basta instalá-lo corretamente. É preciso "informar" a ele em que condições de trabalho irá operar. Essa tarefa é justamente a parametrização do inversor. Quanto maior o número de recursos que o inversor oferece, tanto maior será o número de parâmetros disponíveis.
Veremos os principais parâmetros com os endereços e particularidades do inversor SIMOVERT MICROMASTER do fabricante SIEMENS, porém um mesmo parâmetro, com certeza, muda de endereço de fabricante para fabricante.Isso não deverá dificultar o trabalho com inversores de outras marcas e modelos, pois basta associarmos com os indicados pelo manual do fabricante especifico.

Figura 04 - Painel frontal do Inversor Siemens. 

Para acessar os parâmetros e parametrizar um inversor devemos: Normalmente devemos seguir os seguintes passos: 1° passo: Acionamos a tecla P e as setas . ou . até acharmos o parâmetro desejado. 2° passo: Agora aciona-se P novamente, e o valor mostrado no display será o valor do parâmetro, e não mais a ordem em que ele está. 3° passo: Acionamos as teclas . ou . até acharmos o valor desejado ao parâmetro. 4° passo: Basta acionar P novamente, e o novo parâmetro estará programado. Cerca de 90% dos inversores comerciais funcionam com essa lógica.

Principais parâmetros de um inversor: 

Parâmetro P009 - Liberação de alteração de parâmetros
• Ajuste = 0 : somente os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados.
• Ajuste = 1 : os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados e todos os demais podem ser somente lidos.
• Ajuste = 2 : todos os parâmetros podem ser alterados porém P009 retorna automaticamente a 0 na próxima vez que o inversor for desenergizado.
• Ajuste = 3 : todos os parâmetros podem ser alterados indefinidamente.

Figura 05.1 - Parâmetros do Inversor Siemens.

Esse parâmetro é uma proteção contra "curiosos". Para impedir que alguém, inadvertidamente, altere algum parâmetro da máquina, utiliza-se um ajuste específico como proteção.
Parâmetro P084 - Tensão nominal do motor: Esse parâmetro existe na maioria dos inversores comerciais, 1embrando que não necessariamente como P084, e serve para informarmos ao inversor qual é a tensão nominal em que o motor irá operar. Suponha que o motor tenha tensão nominal 220VCA.
Parâmetro P083 - Corrente nominal do motor: Esse parâmetro determina o valor de corrente que será utilizado nos cálculos que serão feitos pelo inversor, como por exemplo para protegê-lo de sobrecargas.
Parâmetro P012 - Frequência mínima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade mínima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre menor que a frequência máxima.
Parâmetro P013 - Frequência máxima de saída: Esse parâmetro determina a velocidade máxima do motor. Pode variar de 0,0Hz a 650Hz, porém deve ser sempre maior que a frequência mínima.
Parâmetro P031 - Frequência de JOG: JOG (impulso) é um recurso que faz o motor girar com velocidade bem baixa. Isso facilita o posicionamento de peças antes da máquina funcionar em seu regime normal. Por exemplo:Encaixar o papel em uma bobinadeira, antes do papel ser bobinado efetivamente.

Figura 05.2 - Parâmetros do Inversor Siemens.

Parâmetro P002 - Tempo de partida (rampa de aceleração): Esse parâmetro indica em quanto tempo deseja-se que o motor chegue a velocidade programada, estando ele parado. Pode variar de 0 a 650 segundos. Você pode pensar: "Quanto mais rápido melhor". Mas, caso o motor esteja conectado mecanicamente a cargas pesadas ( Ex: placas de tornos com peças grandes, guindastes, etc...), uma partida muito rápida poderá “desarmar" disjuntores de proteção do sistema. Isso ocorre, pois o pico de corrente, necessário para vencer a inércia do motor, será muito alto. Portanto, esse parâmetro deve respeitar a massa da carga, e o limite de corrente do inversor.
Parâmetro P003 - Tempo de parada (rampa de desaceleração): O inversor pode produzir uma parada gradativa do motor. Essa facilidade pode ser parametrizada variando de 0 a 650 segundos, e, como a anterior, deve levar em consideração a massa (inércia) da carga acoplada.
Parâmetro P006 - Tipo de referência de entrada:
• Ajuste = 0 a entrada significativa é digital.
• Ajuste = 1 a entrada significativa é analógica.
• Ajuste = 2 a velocidade é fixada dependendo da programação das entradas binárias (P051 a P055).
Esse parâmetro diz ao inversor como vamos controlar a velocidade do motor. Caso esteja em 1 , a velocida de será proporcional a tensão analógica de entrada. A entrada digital será ignorada. Caso o parâmetro esteja em 0, a velocidade será controlada por um sinal digital (na entrada digital), e o sinal analógico não mais influenciará.

Figura 06 - Esquemas de ligação para Partida
de motor

Parâmetro P076 - Frequência de chaveamento PWM: Esse parâmetro determina a frequência de PWM do inversor. Para este modelo, a mesma pode ser 2KHz, 4KHz, 8KHz ou 16KHz. Para evitarmos perdas no motor, e interferências eletromagnéticas (EMI), quanto menor essa frequência, melhor.
O único inconveniente de parametrizarmos o PWM com frequências baixas (2 ou 4 kHz) é a geração de ruídos sonoros, isto é, a máquina fica mais “barulhenta”. Portanto, devemos fazer uma "análise crítica" das condições gerais do ambiente de trabalho, antes de optarmos pelo melhor PWM. Como dito anteriormente, existe uma infinidade de parâmetros nos inversores. Nesta aula, foram mostrados apenas os 10 principais, que já serão suficientes para "colocar para rodar" qualquer máquina.

Figura 07 - Montagem de 

Painel com Inversor de Frequência.

Para parametrizar um inversor diferente do estudado, basta consultar o manual do fabricante, e fazer uma analogia com este artigo.

Projeto de Painel com Inversor de frequência disponível em: 16_06_01 Montagem Inversor de Frequência V4 .

Diagrama elétrico de Partida de Motor com Inversor disponível em : 16_04_30 Inversor CFW08 .

© Direitos de autor. 2016: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/05/2016.

Aula 14 - Partida de motor com Soft-Starter em 24Vc

Figura 01 - Rampas de aceleração

A chave de partida suave possui em cada uma das fases dois tiristores ligados em antiparalelo. Isto significa um tiristor para o semi-ciclo positivo e um tiristor para o semi-ciclo negativo.
Através do controle do ângulo de fase, o valor eficaz da tensão do motor é aumentado a partir de uma tensão inicial ajustável ou um torque também
ajustável através de diferentes procedimentos de controle sobre a tensão nominal do motor, dentro de um tempo de partida selecionável.
A corrente do motor mantém-se proporcional à tensão aplicada no motor. Com isto, a corrente de partida é reduzida pelo fator da tensão aplicada no motor.

O torque mantém-se ao quadrado da tensão aplicada no motor. Com isto, o torque de partida é reduzido na relação quadrada à tensão aplicada no motor.
A programação é realizada através de trimpot e dip switch toda a programação necessária para acionar qualquer tipo de carga. 

Rampa de Tensão: Permite a aceleração e/ou desaceleração suave, através de rampas de tensão. 

Limitação de Corrente: Permite ajustar o limite de corrente durante a partida, de acordo com as necessidades da aplicação. 

Figura 02 - Esquemas de ligação para Partida de

de motor com Soft_Starter.

Kick Start em Tensão: Permite um pulso inicial de tensão, que aplicado ao motor proporciona um reforço de torque inicial a partida, necessária para a partida de cargas com elevado atrito estático. 

Bypass Incorporado: Minimiza as perdas de potência e a dissipação de calor nos tiristores, proporcionando redução de espaço e contribuindo para economia de energia. 

Diagrama elétrico de Partida Suave de Motor com Soft Starter disponível em:  17_11_52 Partida Suave SSW05 - 24v ;

Diagrama elétrico de Partida sequencial de dois motores com Soft Starter está disponível em:  21_11_52 Partida Suave 2 MIT SSW05 - 24v ;

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 13/11/2019