Educação profissional em automação

1. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
INTRODUÇÃO
A NBR 5410 de novembro de 1997,no item referente a motores elétricos (6.5.3 Motores),
orienta sobre a corrente de partida de motores e a necessidade de se reduzir a corrente de
partida dos motores elétricos a fim de se evitar perturbações na rede.
COMO FUNCIONA UM MOTOR DE INDUÇÃO
Para compreender o funcionamento da Soft-Starter e de um Inversor de Frequência é de
fundamental importância entender primeiro como funciona um motor de indução.
Uma corrente circulando por um condutor produz um campo magnético, que são linhas
circulares chamadas de linhas de indução magnética.
Se um condutor é movimentado dentro de um campo magnético, aparecerá uma tensão
induzida entre os terminais do condutor, proporcional ao número de linhas de indução cortadas
por segundo.
1

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SUAVE DE MOTORES][[][]
Quando o bobinado de um motor é alimentado por um sistema trifásico defasado de
120° entre as fases, um campo magnético de maior intensidade surgirá intermitentemente
sobre cada bobina do estator promovendo uma velocidade de atuação do campo de indução
sobre o rotor do motor.
Pode-se considerar o motor de indução como um transformador, onde o enrolamento
primário deste, é formado pelo estator e o enrolamento secundário formado pelo rotor.
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3. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
Como existem dois campos magnéticos, um no estator e outro de sentido contrário no
rotor, aparecerá uma força de atração entre eles que fará com que o rotor gire com uma
velocidade proporcional a frequência e ao número de pólos do motor, já que este está disposto
sobre rolamentos, disponibilizando torque no seu eixo que será aplicado a uma carga, onde
dependendo do conjugado da carga sua velocidade poderá ser diferente da velocidade do
campo girante.
A velocidade do campo girante no bobinado será definida assim:
O torque ou conjugado disponibilizado na ponta do eixo é definido desta maneira:
O escorregamento do motor é a diferença entre as velocidades do campo girante e do
eixo do motor e sua definição se exprime da seguinte forma:
3

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SUAVE DE MOTORES][[][]
ASPECTOS GERAIS DO MOTOR ELÉTRICO DE INDUÇÃO
Para uma correta aplicação do motor elétrico de corrente alternada de indução trifásico
assíncrono de gaiola, deve-se conhecer algumas características.




Rede de alimentação;
Carga;
Ambiente;
Construção.
As características da rede alimentação são classificadas assim:
1. Tensão: A tensão de alimentação deverá ser do sistema trifásico compatível com uma das
tensões nominais do motor, onde a tensão mais baixa do motor corresponde a ligação em
triângulo e a tensão mais alta corresponde a ligação em estrela .
2. Frequência: A frequência padronizada no Brasil é para 60Hz, mas poderemos encontrar
alguns motores com frequências distintas e aplicações que esse padrão pode ser alterado
através de “drivers”. Outro motor muito comum que trabalha com 50Hz pode-se trabalhar
com 60Hz também, onde diminui a corrente de partida mas também diminuirá seu
conjugado na partida.
3. Método de partida: O método de partida dependerá de alguns fatores, como por exemplo:
A potência do motor, o custo benefício, aplicação, características da carga, etc. Que poderá
ainda se utilizar um comando elétrico ou um sistema de controle eletrônico tiristorizado.
As características da carga são classificadas assim:
1. Tipo de carga: O tipo de carga está relacionado com a categoria, corrente e o conjugado
de partida.
2. Inércia da carga: A inércia deve ser considerada quanto a força x tempo que o motor irá
exercer no momento da partida e permanência após a aceleração.
3. Curva de conjugado da carga: A curva de conjugado se exprime através do tipo de
aplicação.
4. Tipo de acoplamento: O tipo de acoplamento deve ser considerado quando não podemos
utilizar o acoplamento direto, em que teremos que utilizar engrenagens, polias e correias,
por conta do alinhamento de forças aplicadas ao eixo do motor.
5. Regime da carga: O regime da carga indica o tempo de utilização do motor, que poderá
ser contínuo, intermitente ou limitado.
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5. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
6. Esforços radiais e axiais: Os esforços aplicados diretamente ao motor são direcionados
para a forma construtiva do motor.
7. Potência: A potência do motor poderá especificar a quantidade de energia aplicada a carga
e o tamanho da carcaça do motor.
8. Polaridade: A polaridade do motor indica qual ou quais velocidades terá seu valor máximo
pelo número de pólos que o motor deverá ter.
As características do ambiente são classificadas a seguir:
1. Temperatura: O range de temperatura do motor elétrico está entre ( -20° até +40°C).
2. Altitude: Os motores elétricos trabalhando acima de 1.000 m apresentam aquecimento
devido a perda de arrefecimento provocado pela rarefação do ar.
3. Atmosfera: A atmosfera pode indicar a qual ambiente o motor será inserido quanto a
agressividade e periculosidade, tais como: Gasosos, vaporizados, empoeirados, inflamáveis
e explosivos.
As características construtivas são classificadas a seguir:
1. Forma construtiva: Sua forma poderá ser distinguida pelo número da carcaça e pelas
cargas máximas admissíveis direcionais.
2. Sistema de refrigeração: Esse sistema é observado quando não se trabalha em condições
normais, como por exemplo com velocidade muito reduzida, por isso utilizaremos uma
ventilação forçada, extra, acoplada diretamente na carcaça. Também os ambientes
distintos, tais como: Ambientes aquosos, empoeirados, etc. Que devemos utilizar dutos
para conduzir a refrigeração que tem sua origem externa.
3. Classe de isolamento: A classe de isolamento é definida pelo limite de temperatura que o
material isolante do fio das bobinas do motor pode suportar sem seja afetada sua vida útil.
4. Sentido de rotação: O sentido de rotação dos motores trifásicos pode ser invertido
trocando duas fases de posição, por isso devemos ter cuidado no acionamento de bombas
em que o sentido de rotação é determinado e não deve ser alterado com o risco de se
promover danificações ao sistema acoplado.
5. Proteção térmica: A proteção térmica é indicada em regimes contínuos e ajustada pela
relação de corrente nominal e fator de serviço (sobrecarga contínua). Podermos utilizar
termorresistores, termistores, termostastos e protetores térmicos.
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SUAVE DE MOTORES][[][]
FUNÇÕES E CARACTERÍSTICAS DA SOFT-STARTER SSW 04
Equipamento projetado para acelerar e desacelerar um motor trifásico de indução
variando sua tensão de saída com a utilização de tiristores comandados por lógicas de
interfaceamento. Tem também a função de proteger os motores de indução trifásicos contra
sobrecargas.
O funcionamento da Soft-Starter está baseado na utilização de uma ponte trifásica
tiristorizada na configuração antiparalelo, onde, ajustando o ângulo de disparo dos tiristores
para controlar a tensão aplicada ao motor a partir de uma placa de controle, conforme
programação feita anteriormente pelo usuário.
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As principais características da soft-starter são:






Rampa de tensão na aceleração;
Limitação de corrente;
Kick Start;
Rampa de tensão na desaceleração;
Pump control;
Economia de energia.
A chave de partida soft-starter tem como principal função, gerar na saída uma tensão
eficaz gradual e continuamente crescente até que seja atingida a tensão nominal da rede. Essa
função é a rampa de tensão na aceleração e seu perfil pode ser observado a seguir.
Uma observação deverá ser feita quanto a carga, se ela tiver conjugado baixo ou “a
vazio”, o tempo da rampa pode ser menor para aceleração. Evitando assim que o motor
chegue a rotação nominal antes de receber a tensão nominal por completa devido a (fcem).
produzida pelo motor.
Nos casos onde a carga apresenta uma inércia elevada, utilizamos a função de limitação
de corrente para que a Soft-Starter forneça ao motor apenas a corrente necessária para que
seja executada a aceleração da carga.
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8. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
1º Exemplo:
P11 Limitação de corrente (% In da chave)
Ajusta o valor máximo de corrente que será fornecido ao motor durante a aceleração,
onde esse valor deve ser ajustado para um nível que se observe a aceleração do motor. Se no
final de (ta) não atingir as condições nominais, o motor será desabilitado e surgirá o (E02).
2º Exemplo:
Neste 2º exemplo devemos aumentar o valor de P11, mas se não resolver, a chave
estará subdimensionada.
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Durante a limitação de corrente, a proteção térmica dos tiristores é feita através de
sensores da própria chave.
3º Exemplo:
Neste 3º exemplo podemos diminuir o (ta) por conta do sistema atingir a corrente
nominal muito antes da tensão nominal chegar ao seu valor máximo.
A limitação de corrente na aceleração utilizando a chave de partida suave pode chegar
até 500% da corrente nominal do motor. Lembrando que este é um valor extremo quando se
trata de partida suave, onde seu ideal é tentar aproximar de 150% da corrente nominal do
motor.
Exemplo de cálculo para ajuste da limitação de corrente
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10. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
Observamos na aceleração da Soft-Starter que, com baixo conjugado, podemos diminuir
o (ta). Então, o que fazer quando a carga for de alta inércia? Ou seja, tiver um alto conjugado
resistente?
Neste caso precisaremos aumentar a tensão inicial durante um curto intervalo de tempo,
apenas para “quebrar a inércia” e retornar a sua rampa de aceleração. Normalmente, se utiliza
a função Kick Start.
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11. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
Obs.: Deve-se ter muito cuidado com esta função, pois ela deverá ser utilizada apenas onde
seja rigorosamente necessária. Pois quando lançamos uma tensão inicial próximo das
condições ideais do motor, com muito tempo para essa tensão, estamos tirando a verdadeira
função da partida suave.
Podemos executar a parada do motor em duas possibilidades, por inércia ou controlada.
Na parada por inércia, a Soft-Starter leva a tensão de saída instantaneamente a zero,
isolando o conjugado na carga.
Na parada controlada, a Soft-Starter vai gradualmente reduzindo a tensão e
consequentemente reduzindo também o conjugado na carga gradativamente de acordo com
um tempo pré-definido.
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12. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
Podemos utilizar esta característica para provocar uma queda de tensão,
consequentemente também da pressão imediata ou mais linear na desaceleração das motobombas em particular, pois minimiza o efeito chamado de “Golpe de Aríete”, que é um pico de
pressão resultante de uma rápida redução na velocidade de um líquido, podendo ocorrer
quando um sistema de bombeamento sofre uma parada brusca.
A função Pump control é utilizada especialmente para aplicação da Soft-Starter em
sistemas de bombeamento, onde é necessário estabelecer valores pré definidos para a
aceleração, e para desaceleração que minimiza os “Golpes de Aríete” nas tubulações, bem
como a habilitação das proteções do motor, como, sequência de fase junto com a subcorrente
imediata, para evitar a “Cavitação”, que é a formação de bolhas no interior da bomba, que pode
comprometer todo o sistema hidráulico. Para isso, esta função habilita alguns parâmetros
automaticamente de acordo com valores ajustados para essa aplicação.
PARÂMETRO
AJUSTE DE VALOR
FUNÇÃO
P02
P03
P04
P11
P14
P15
15 s
80 % UN
15 s
OFF
70 % IN
5s
Tempo da rampa de aceleração
Degrau de tensão na desaceleração
Tempo da rampa de desaceleração
Limitação de corrente de partida
Subcorrente imediata
Tempo de subcorrente imediata
Uma Soft-Starter que utiliza características de economia de energia, simplesmente altera
o ponto de operação do motor. Esta função quando está ativada, reduz a tensão aplicada aos
terminais do motor de modo que a energia necessária para suprir o campo seja proporcional à
demanda da carga.
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13. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
Em termos práticos pode-se observar uma otimização com resultados significativos
somente quando o motor está operando com cargas inferiores a 50% da carga nominal.
IDENTIFICAÇÃO DA SOFT-STARTER
A identificação da Soft-Starter pode ser interpretada em uma placa fixada em seu corpo.
Para uma correta instalação recomenda-se recorrer ao manual da Soft-Starter que irá
ser instalada pois cada caso é uma situação diferente que deveremos considerar.
Podemos ainda observar duas vertentes relacionadas a instalação, uma será a
instalação mecânica e outra a instalação elétrica.
INSTALAÇÃO MECÂNICA DA SOFT-STARTER
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14. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
Na instalação mecânica devemos observar as recomendações descritas a seguir:
 O ambiente ao qual será instalada a Soft-Starter deverá ser livre de algumas intempéries
como: Exposição direta aos raios solares, chuva, umidade excessiva ou maresia; Gases ou
líquidos explosivos ou corrosivos; Vibração excessiva, poeira ou partículas metálicas e
óleos suspensos no ar.
 Teremos que observar as condições ambientais permissíveis com relação a temperatura, a
umidade relativa do ar, altitude e grau de poluição.
 A ventilação deve ser observada com relação a instalação dentro de painéis ou caixas
metálicas, onde devemos prover uma exaustão para adequar a faixa de temperatura
permissível.
 A instalação deverá ser feita na posição vertical, deixando espaços livres ao redor e
prevendo conduítes para separação dos condutores de potência dos condutores de sinal
INSTALAÇÃO ELÉTRICA DA SOFT-STARTER
Na instalação elétrica, as recomendações são voltadas para os cuidados com as
conexões, evitando uma má instalação e possíveis danificações irreversíveis.
⊇
A tensão de rede deve ser compatível com a tensão nominal da Soft-Starter. Para
energização utiliza-se uma chave seccionadora por motivos de segurança, para permitir a
desenergização durante a manutenção.
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15. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
⊄
Utilize no mínimo as bitolas de fiação e os fusíveis retardados recomendados ou de um
disjuntor na entrada para proteção da instalação.
⊂
Capacitores de correção do fator de potência nunca podem ser instalados na saída da
chave.
⊆
As Soft-Starter deve ser obrigatoriamente aterrada e nunca utilize o neutro para o
aterramento.
∈
A Soft-Starter possui proteção eletrônica de sobrecarga do motor, que deve ser
ajustada de acordo com o motor utilizado. Quando diversos motores forem conectados a
mesma Soft-Starter utilize relés de sobrecarga individuais para cada motor.
∉
Se uma seccionadora ou contator for inserido na alimentação do motor nunca opere-os
com o motor girando ou com a Soft-Starter habilitada.
∠
Torque recomendado nos terminais de potência:
∇
Não recomendamos a utilização de motores que funcionem em regime com carga
inferior a 50% da nominal.
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16. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
As conexões de potência e aterramento podem ser encontradas na parte superior e
inferior da Soft-Starter como mostrado na figura a seguir.
Mostraremos a seguir um diagrama simplificado dos conectores de potência,
alimentação da eletrônica e sinais de controle:
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17. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
A descrição do conector X2 para os sinais de controle é mostrada a seguir:
As fiações de controle e IHM remota sempre deverão ser instaladas em um duto
metálico exclusivo e aterrado. O cruzamento com cabos de potência deverão atender a um
ângulo de 90 graus.
A preparação da energização deverá seguir alguns procedimentos descritos abaixo:
PERIGO: SEMPRE DESCONECTE A ALIMENTAÇÃO GERAL
ANTES DE EFETUAR QUAISQUER CONEXÕES.
 Verifique se as conexões de potência , aterramento e de controle estão corretas e firmes.
 Retire todos os restos de materiais do interior da Soft-Starter.
 Verifique as conexões do motor e se a corrente, tensão e frequência estão de acordo com a
Soft-Starter.
 Se o motor não pode ser desacoplado, tenha certeza que o eixo em qualquer direção
(horário/anti-horário) não cause danos à máquina ou riscos pessoais.
 Feche a tampa da Soft-Starter.
17

18. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
COLOCAÇÃO EM FUNCIONAMENTO DA SOFT-STARTER
Para colocação em funcionamento devemos ler, entender e utilizar um guia indicado
para o modelo da Soft-Starter que iremos energizar. Neste momento iremos descrever as
indicações do Guia Rápido de Uso da SSW – 04 para acionamento típico de operação pela
IHM.
1. Retire a Soft-Starter da embalagem e verifique se a corrente e a tensão indicados na placa
de identificação estão corretos.
2. ATENÇÃO!
 Desligue o seccionamento da rede antes de ligar a fiação aos bornes da Soft-Starter.
 Solte os parafusos da porta para poder abrir e observar os bornes de sinal, controle e
alimentação da eletrônica.
 Certifique-se de que o Jumper de entrada de erro
no conector do cartão de controle (X2) está conectado:
“S/ ERRO EXTERNO” – Borne 3 para o borne 5.
externo
Jumper
3. Conecte a fiação da rede e do motor como mostrado na figura a seguir.
4. A seleção da tensão de alimentação da placa de controle é feita tomando como base a
tensão da rede trifásica. Se a rede trifásica for alimentada com 3~ / 380Vca, a alimentação
da placa de controle é 1~ / 220Vca, mas se for alimentada com 3~ / 220Vca, a alimentação
da placa de controle será 1~ / 110Vca.
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19. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
5. Aperte as conexões de acordo com o padrão de torque dos parafusos.
6. Mantenha-se afastado das partes mecânicas móveis.
7. Ao energizar a Soft-Starter, o display da IHM indicará ( rdy ) que significa READY ou seja,
em português indica PRONTO, está mostrando que a Soft-Starter está pronta para ser
operada.
8. Para habilitar a Soft-Starter devemos entender como fazer uma parametrização básica
através das funções das teclas da IHM da Soft-Starter.
 A IHM-3P é uma interface simples que permite a operação e a programação da SoftStarter.
 As funções da IHM estão descritas abaixo:
- Display de LED’s;
- Indicação do estado de operação;
- Indicação dos erros;
- Visualização e alteração de parâmetros;
- Operação da Soft-Starter (liga/desliga).
- Possibilidade de instalação remota.
---------------------------------------------------------------Aciona o motor via rampa.
---------------------------------------------------------------Desaciona o motor via rampa (quando
programado); Reseta a soft-starter após
ocorrência de erros.
---------------------------------------------------------------Comuta o display entre o número do parâmetro
e o seu conteúdo.
---------------------------------------------------------------Incrementa o número do parâmetro ou seu
conteúdo.
---------------------------------------------------------------Decrementa o número do parâmetro ou seu
conteúdo.
---------------------------------------------------------------9. NOTA!
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20. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
 Para alterar o conteúdo dos parâmetros você deve primeiro alterar o conteúdo do
parâmetro P00 para ON. Isto irá permitir a alteração do conteúdos dos demais
parâmetros. Para explicações sobre códigos e funções dos parâmetros, bem como os
ajustes de fábrica, veja a Referência Rápida dos Parâmetros no início do manual.
10. A parametrização básica da Soft-Starter deve conter algumas modificações em vários
parâmetros, por isso não é aconselhável habilitá-la sem saber o conteúdo da
parametrização anterior.
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: SSW - 04
CIRCUITO: PARAMETRIZAÇÃO BÁSICA
PARÂMETRO VALOR
P00
P46
P00
P22
P23
P11
P21
P25
P26
P77
P02
P04
DESCRIÇÃO
EXERCÍCIOS
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21. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
1º Em nosso primeiro exercício iremos montar um circuito e analisar o funcionamento solicitado
para indicação de situação da Soft-Starter através de led’s. Este acionamento será via entradas
digitais e sua sinalização será pelas saídas digitais a relés. O primeiro passo será montar o
circuito de acordo com o diagrama a seguir, a parametrização terá de ser modificada em cima
da parametrização básica, ou seja não precisaremos modificar, apenas implementar os
parâmetros restantes indicados na tabela.
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
21

22. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
2º Neste exercício iremos contar com a ajuda do Clic 02 para inverter as ligações das fases
que vão para o motor a fim de inverter o sentido de giro, pois apesar da Soft-Starter oferecer a
função de sentido de giro ela não inverte as fases internamente, tendo que utilizar contatos
externos para tal operação, apesar de que, no momento do acionamento da função a SoftStarter desacelera, desabilita, conta um tempo mínimo, habilita, acelera até a tensão nominal
novamente.
22

23. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
LADDER
TEMPORIZADORES / CONTADORES
23

24. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
3º Depois de compreender a função de inversão do sentido de giro, podemos montar um
programa que execute esta função automaticamente e que possamos analisar o sentido
através de sinalização.
24

25. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
LADDER
TEMPORIZADORES / CONTADORES
25

26. [][][][][][ PARTIDA
26
SUAVE DE MOTORES][[][]

27. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
27

28. [][][][][][ PARTIDA
28
SUAVE DE MOTORES][[][]

29. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
29

30. [][][][][][ PARTIDA
30
SUAVE DE MOTORES][[][]

31. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
31

32. [][][][][][ PARTIDA
32
SUAVE DE MOTORES][[][]

33. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
PARAMETRIZAÇÃO DO DRIVE: _________________
CIRCUITO:
PARÂMETRO VALOR
DESCRIÇÃO
33

34. [][][][][][ PARTIDA
SUAVE DE MOTORES][[][]
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
-
Apostilhas do SENAI;
Catálogos e Manuais WEG.
Magno Stedile
PROFESSOR DE AUTOMAÇÃO
SENAI / CET-AFR
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