Soft starter: o que é e como funciona

Com o notável progresso no setor industrial, no decorrer dos anos, os inovadores buscaram meios de desenvolver dispositivos que pudessem contornar alguns problemas recorrentes nos mesmos.

Desse modo, foi necessário utilizar modelos de componentes, já existentes, para o aprimoramento e criação de novos, a fim de atualizar o conceito do funcionamento de uma máquina.

O soft starter, por exemplo, surgiu de modo a aprimorar o método de partida de motores de indução CA (corrente alternada), que estão presentes em vários instrumentos mecânicos e elétricos.

Muito utilizado em casos em que a fonte de alimentação é fraca ou duvidosa, a sua implementação trouxe vários benefícios e corrigiu vários pontos desvantajosos, quando comparado com outros métodos de partida.

E aí? Ficou curioso para saber como um dispositivo foi capaz de fazer tanto pelos equipamentos industriais?

Sim? Basta que você continue lendo este artigo para que você entenda como funciona um soft starter de um modo ainda mais detalhado.

O que é um Soft Starter?

De modo intuitivo, o nome “soft starter” é um dispositivo eletrônico responsável por oferecer uma partida suave a um motor trifásico.

Substituindo os outros métodos de energização e desenergização, como a partida direta, chave compensadora e estrela-triângulo, por exemplo, o soft starter reduz tanto a tensão quanto a corrente inicial durante a partida.

Essa redução é interessante para que o mecanismo passe a ter maior vida útil, uma vez que os métodos de energização tradicionais possam provocar danos ao motor, devido à grande corrente ou a tensão abrupta.

Neste contexto, os motores e os acionados por este não sofrem um grande esforço de maneira repentina, isto é, passaram a sofrer um estresse mais sutil em função da sua partida progressiva.

Neste viés, os soft starters podem ser utilizados em ocasiões em que haja as necessidades de:

• Controlar sistemas mecânicos que podem ser prejudicados tanto pelo pico de tensão quanto pelo de torque;
• Evitar a queda de tensão, entre outros problemas de rede, através da imposição de um limite de corrente de partida dos motores;
• Evitar tanto Golpes de Aríete na tubulação quanto picos de pressão.

A título de curiosidade, alguns outros exemplos, brevemente detalhados, acerca dos benefícios de se utilizar um soft starter, serão apresentados, posteriormente, neste artigo. 

Como o Soft Starter funciona?

Entender o funcionamento de um soft starter é tão importante quanto saber as situações em que esse deve ser utilizado.

Basicamente, o soft starter é composto por pontes de tiristores, isto é, uma série de retificadores controlados por silício (SCRs).

Através desses retificadores, consegue-se controlar o ângulo de disparo (ângulo de condução) dos tiristores que alimentam o motor, fazendo com que a tensão ou corrente na partida seja reduzida, sem alterar a velocidade de rotação do mesmo.

Depois de sua partida suave, a tensão aplicada, posteriormente, é imposta de maneira linear e gradativa, até que alcance o valor final necessário (tensão nominal).

Já quanto ao seu funcionamento na desenergização de um motor, pode-se entender que:

A tensão será reduzida até o nível de referência de redução da rotação do motor, ou seja, a tensão necessária para que a rotação do motor comece a reduzir.

Posteriormente e, de modo análogo à energização do motor, a tensão de alimentação será reduzida de modo linear, até que essa tensão seja cessada por completo.

Quanto ao controle de corrente, esses são controlados pelos circuitos de corrente presentes, também, nos soft starters.

Ao conservar a corrente num valor ajustável, ao longo de um período de tempo definido, o soft starter também é visado em situações que demandam uma aceleração de cargas de alta inércia utilizando da mínima corrente possível para fazê-lo.

Você pode se perguntar: quais seriam os requisitos (componentes) para que haja essa suavização na partida?

Bom, pode-se dizer que o soft starter é um equipamento completo e que já contém os requisitos necessários.

Tecnicamente, o soft starter dependeria de um regulador de tensão, uma ponte de tiristores e de uma unidade de comando do motor (Engine Control Unit ou, simplesmente, ECU).

No entanto, o soft starter é um dispositivo que já contém todos esses elementos, internamente, fazendo com que a sua inclusão em um sistema mecânico seja feita de modo simples e prático.

Entendendo as vantagens do uso do soft starter

O uso do soft starter traz diversas vantagens para equipamentos industriais, como:

• Aumento da vida útil do motor: a partida suave do soft starter reduz o desgaste do motor e aumenta sua vida útil.
• Economia de energia elétrica: a redução da corrente durante a partida do motor implica em economia de energia elétrica, além de evitar quedas de tensão na rede elétrica.
• Diminuição de manutenções: como a vida útil do motor é prolongada, a necessidade de manutenções e substituições é reduzida.
• Redução de ruídos e vibrações: a partida suave do soft starter também reduz ruídos e vibrações, melhorando o ambiente de trabalho.
• Controle preciso: o controle da velocidade e do torque do motor é mais preciso com o uso do soft starter.
• Redução de custos: a combinação de todas as vantagens acima se traduz em redução de custos operacionais e de manutenção.

Quais são os benefícios para os sistemas mecânicos

Até agora, analisamos, sucintamente, o soft starter sendo utilizado por motores CA, sem darmos exemplos com detalhes sobre os seus benefícios que ocorrem em segundo plano.

Portanto, a partir daqui,  decidimos nos aprofundar um pouco mais neste assunto e explicar como esse tipo de chave de partida pode ser interessante para alguns casos de sistemas mecânicos.

Acionados por motores

Sendo possível aumentar, de modo gradativo, a corrente ou tensão oferecida para o funcionamento de um motor, os mecanismos acionados pelo mesmo serão aliviados de grandes tensões de contato instantâneas.

Dentre os mecanismos acionados, podemos citar as engrenagens, correias, transportadores e outros dispositivos de transmissão e, até mesmo, acoplamentos.

Carga/máquina

Para bombas, por exemplo, o soft starter pode ser utilizado para eliminar picos de pressão e velocidade em sistemas de tubulação, reduzindo os choques mecânicos internos e reduzindo a chance de ocorrer os Golpes de Aríete, como mencionado no início do artigo.

Proteção do Motor

O dispositivo pode ser ajustado para proteger o motor tanto para sobrecorrente quanto para subcorrente. Analogamente, para tensões. 

Isso é possível devido à presença de relés eletrônicos de sobrecarga.

Quais são os 2 tipos de soft starters

Basicamente existem dois tipos de soft starters, sendo eles: o eletrônico e o eletromecânico. 

O eletrônico é o mais utilizado atualmente por ser mais eficiente e apresentar melhor desempenho. 

Ele controla a tensão e a corrente elétrica com base em um microprocessador, garantindo uma partida suave e sem problemas para o motor.

Já o soft starter eletromecânico é mais simples e utiliza controles eletromecânicos para controlar a corrente elétrica. 

Ele não é tão eficiente quanto o eletrônico, mas pode ser uma opção mais econômica em algumas situações.

O que considerar na hora de escolher um soft starter

Se você leu até aqui já deve ter entendido que não se pode comprar um soft starter qualquer para a sua operação. É preciso considerar alguns fatores.

Em outras palavras, para que você escolha o soft starter adequado para sua operação é preciso avaliar a aplicação e, depois disso, será necessário levar em consideração alguns fatores importantes como:

• Qual é o tipo de carga: o tipo de carga a ser acionada é fundamental para a escolha do soft starter adequado, uma vez que cada carga apresenta características específicas que devem ser levadas em conta.
• Qual é a potência do motor: a potência do motor influencia diretamente na escolha do soft starter. É preciso escolher um equipamento que suporte a potência do motor a ser acionado.
• Qual é o tipo de rede elétrica: a rede elétrica da instalação também é um fator importante a ser considerado, já que pode influenciar na escolha do equipamento.
• Qual é o ambiente de instalação: o ambiente de instalação do soft starter deve ser levado em conta, já que a temperatura e outras condições podem influenciar no desempenho do equipamento.

Soft starter versus Outros Dispositivos de Partida

Neste artigo, mencionamos que o soft starter pode ser uma substituição e tanto para outros  métodos de partida, além de trazer uma série de benefícios aos equipamentos.

Para que esta constatação se distancie do abstrato, decidimos falar um pouco sobre cada um dos principais métodos de partida, para que, posteriormente, possamos compará-los com o soft starter.

• Partida Direta

Sendo conhecido por ser o método mais simples e econômico para iniciar um motor elétrico, a partida direta aplica a tensão total diretamente ao motor, de forma que este arranque com a corrente máxima e atinja a sua velocidade nominal rapidamente.

No entanto, a corrente elevada pode causar picos de tensão na rede elétrica e estresses mecânicos no motor e na carga acoplada, o que direciona o equipamento a um desgaste prematuro.

• Chave Compensadora

A  chave compensadora, por sua vez, é uma forma de partida que utiliza autotransformadores para reduzir a tensão aplicada ao motor, durante a partida.

Desta forma, tem-se uma corrente reduzida durante a partida, diminuindo, então, o impacto na rede elétrica.

• Chave Estrela-Triângulo

Já a chave estrela-triângulo é um método de partida extremamente utilizado em motores de indução.

Este método inicia o motor em uma configuração estrela, onde a tensão é reduzida a um terço da tensão nominal, o que reduz a corrente de partida.

Em seguida e, após atingir uma certa velocidade, tem-se a mudança da chave para a configuração triângulo, onde a tensão total é aplicada.

Este método é eficiente em termos de custo e energia. 

• Inversor de Frequência (VFD)

O inversor de frequência é um dispositivo sofisticado e que permite o controle completo da velocidade, do torque e da direção do motor elétrico, por meio da variação da frequência da tensão de alimentação.

Com isso, o motor pode ser iniciado com correntes muito baixas, além de contar com ajustes contínuos na velocidade do motor, proporcionando um controle extremamente preciso em aplicações que demandam variações na velocidade.

Comparação com o Soft Starter

Se pudéssemos resumir a comparação do soft starter em relação aos outros métodos de partida de motores, diríamos que o soft starter é uma solução intermediária que combina simplicidade com um controle eficiente da corrente de partida.

Para que isto seja compreensível, nada mais justo do que uma comparação entre os meios de partida.

• Corrente de Partida

• Comparando o soft starter com a partida direta, que aplica a corrente máxima ao motor, o soft starter reduz gradativamente a corrente, evitando picos que podem sobrecarregar a rede elétrica e danificar o motor;
• Embora a chave estrela-triângulo e a chave compensadora também reduzam a corrente de partida, o soft starter faz isso de maneira mais controlada e precisa, sem transições bruscas que possam impactar o motor;
• A chave compensadora oferece uma suavidade maior do que o soft starter, porém a troco de um controle de tensão e corrente limitado, se comparado também com o soft starter;
• Já o inversor de frequência é um dispositivo tão preciso e eficiente quanto o soft starter. 

• Controle de Torque

• Durante a partida e a parada do motor, o soft starter oferece um controle de torque mais suave e linear do que a chave estrela-triângulo, que pode causar choques ao alternar entre as configurações;
• Já a chave compensadora reduz o impacto inicial do torque, mas com um controle não ser linear e limitado, se comparado com o soft starter;
• A chave estrela-triângulo, por sua vez, depende da alteração da configuração estrela para triângulo, e isto faz com que tenha a possibilidade de ocorrer picos de torque que impactam negativamente os componentes mecânicos do motor;
• O inversor de frequência oferece um controle de torque mais preciso, permitindo um ajuste contínuo de desaceleração e aceleração. 

• Simplicidade e Custo

• Partida direta, chave compensadora e chave estrela-triângulo são mais simples e baratos, mas oferecem menos controle e proteção;
• Inversores de frequência oferecem excelente controle, mas a um custo elevado e com maior complexidade de instalação;
• O soft starter, como mencionado, se situa em um ponto intermediário também no quesito simplicidade e custo. 

• Impacto na Rede Elétrica

• A partida direta pode causar quedas de tensão e interferências significativas na rede;
• Semelhante ao inversor de frequência, o soft starter minimiza os impactos na rede elétrica ao limitar a corrente de partida, mas sem a complexidade adicional e o custo elevado;
• A chave compensadora e chave estrela-triângulo reduzem, mas não eliminam completamente os impactos na rede. 

• Proteção do motor

• A partida direta, a chave Compensadora e chave estrela-triângulo oferecem proteção limitada e podem causar desgaste prematuro no motor;
• Já o inversor de frequência fornece proteção avançada, mas é mais caro e complexo;
• O soft starter, por sua vez, oferece proteção eficaz contra sobrecargas e estresses mecânicos, prolongando a vida útil do motor.

Em suma, enquanto o inversor de frequência é a melhor escolha para aplicações que exigem controle contínuo da velocidade, do torque e de proteções diversas, o soft starter se destaca como uma solução de menor custo para proporcionar partidas suaves e proteger os motores de danos mecânicos e elétricos, sem os altos custos e a complexidade dos inversores.

Além disso, o soft starter supera os métodos tradicionais de partida (como a chave estrela-triângulo e a chave compensadora) ao oferecer um controle mais refinado e sem transições bruscas, prolongando a vida útil dos motores e sistemas mecânicos.

Como é feita a instalação e manutenção

A instalação de um soft starter pode ser feita de duas formas: com ou sem bypass. 

O bypass é um dispositivo que contorna o soft starter, permitindo que a energia elétrica passe diretamente para o motor em situações de emergência, como uma falha no equipamento. 

A opção de instalar com ou sem bypass deve ser feita com base na necessidade e na segurança do equipamento.

Quando instalado corretamente, o soft starter apresenta poucos problemas de manutenção, visto que não possui partes móveis. 

É importante que sejam feitas inspeções periódicas para garantir que os terminais estejam devidamente fixados, as conexões elétricas estejam limpas e a ventilação esteja adequada.

Em caso de falhas, é necessário seguir os procedimentos indicados pelo fabricante para solução dos problemas. 

Em alguns casos, a falha pode estar relacionada à programação do soft starter, o que requer um ajuste na configuração.

Conclusão

Agora que você já sabe da existência de um produto capaz de proteger o seu motor, que tenha sensibilidade à sequência de fase e que te fará economizar na energia, saiba que você pode obtê-lo aqui, na Nepin.

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