Unidade I - DISPOSITIVOS E COMANDOS ELÉTRICOS

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Controle e Automação Industrial
Unidade I – Dispositivos e Comandos Elétricos
Prof. Paulo Robson
Acionamento e Proteção
 Configurações Básicas
 Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos
comandos elétricos é a noção de que os principais
objetivos dos elementos em um painel elétrico são:
Proteger o operador;
Proteger os equipamentos;
Propiciar uma lógica de comando.
Acionamento e Proteção
 Configurações Básicas
 Partindo do princípio da proteção do operador, uma
sequência genérica dos elementos necessários à partida e
manobra de cargas é mostrada abaixo. Nela podem-se
distinguir os seguintes elementos:
Seccionamento: Só pode ser operado sem carga. Usado
durante a manutenção e verificação do circuito.
Proteção contra correntes de curto-circuito: Destina-se a
proteção dos condutores do circuito terminal.
Proteção contra correntes de sobrecarga: Para proteger
as bobinas do enrolamento do motor.
Dispositivos de manobra: Destina-se a ligar e desligar o
motor de forma segura, ou seja, sem que haja o contato
do operador no circuito de potência, onde circula a
maior corrente.
Acionamento de Motores Elétricos
 As funções principais do controle de um motor são: partida, parada, direção de
rotação, regulação da velocidade, limitação da corrente de partida, proteção
mecânica, proteção elétrica, etc.
 Partida
Um motor só começa a girar quando o momento de carga a ser vencido, quando
parado, for menor do que seu conjugado de partida.
 Parada
Em determinadas aplicações há necessidade de uma 
rápida desaceleração do motor e da carga. Ao ser
desligado o motor da linha de alimentação utiliza-se
um dispositivo de inversão de rotação com o motor 
ainda rodando.
Acionamento de Motores Elétricos
 As funções principais do controle de um motor são:
 Sentido de Rotação
A maior parte dos motores (exceto alguns, por exemplo: motores monofásicos,
como o de pólo sombreado e o de repulsão) podem ser empregados nos dois
sentidos de rotação dependendo apenas de um controle adequado.
 Regulação da velocidade
A principal forma de alteração de velocidade nos motores de indução é através
do inversor de frequência, o qual possibilita o controle do motor CA variando a
frequência, mas também realiza a variação da tensão de saída para que seja
respeitada a característica V/F ( Tensão / Frequência) do motor.
Nos motores de corrente contínua, a velocidade pode ser regulada pela inserção
de um reostato no circuito de campo, para proporcionar ajustes no fluxo.
Acionamento de Motores Elétricos
 As funções principais do controle de um motor são:
 Regulação da velocidade
Os motores de C.A., exceto os universais, são máquinas de velocidade constante.
Há, entretanto, possibilidade de serem religadas as bobinas do estator de um
motor de indução, de tal maneira a duplicar o número de pólos e, desta forma,
reduzir a velocidade à metade, onde os estatores podem ser construídos com dois
enrolamentos independentes, calculados para o número de pólos que se deseja,
conseguindo-se por meio de pólos reversíveis (variação de pólos) e com reduzido
número de conexões variar a velocidade síncrona do motor.
Acionamento de Motores Elétricos
 As funções principais do controle de um motor são:
 Limitação da corrente de partida (Ver NBR5410)
A ligação dos motores a uma rede elétrica pública deve observar as prescrições
para este fim, estabelecido por norma. Normalmente, procura-se arrancar um
motor a plena tensão a fim de se aproveitar ao máximo o binário de partida.
Quando o arranque a plena tensão de um motor elétrico provoca uma queda de
tensão superior à máxima admissível, deve-se recorrer a um artifício de partida
com tensão reduzida, tendo porém o cuidado de verificar se o torque é suficiente
para acionar a carga.
Existem alguns métodos para reduzir a tensão na partida:
Fornecer corrente à tensão normal, fazendo-se com que o motor,
temporariamente, seja conectado à rede, com o enrolamento para uma
tensão superior, empregando-se o sistema de partida em estrela-triângulo;
Fornecer corrente em tensão abaixo da normal por meio de resistências,
indutâncias ou autotransformador.
Utilização de dispositivos apropriados.
Acionamento de Motores Elétricos
 As funções principais do controle de um motor são:
 Proteção mecânica
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
 Também conhecidos como motores de indução trifásicos com rotor do tipo gaiola de
esquilo e são os mais comuns na indústria.
 Este nome é dado devido ao tipo de rotor utilizado (rotor em curto-circuito).
 Basicamente, o motor de indução com rotor do tipo gaiola de esquilo é composto por
duas partes:
Estator: Circuito magnético do motor elétrico, geralmente do tipo ranhurado, onde
ficam alojadas as bobinas que mediante ligação apropriada, produzem o campo
magnético girante.
Rotor: Enrolamento constituído por barras (de cobre ou alumínio) curto-circuitadas
nas extremidades. A corrente no circuito do rotor é induzida pela ação do campo
girante do estator. O motor de indução em funcionamento significa que o campo
magnético formado no circuito do rotor irá então perseguir o campo girante do
estator.
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
 Quando o motor é energizado, ele funciona como um transformador com o
secundário em curto-circuito, portanto exige da rede elétrica uma corrente muito
maior que a nominal, podendo atingir cerca de 8 vezes o valor da mesma.
 As altas correntes de partida causam inconvenientes, pois, exige dimensionamento de
cabos com diâmetros bem maiores do que o necessário.
 Além disso, pode ocorrer quedas momentâneas do fator de potência , que é
monitorado pela concessionária de energia elétrica, causando elevação das contas
de energia.
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
 Os motores de indução podem ser adquiridos com 3, 6, 9 ou 12 terminais externos.
 No caso do motor de 6 terminais existem dois tipos de ligação:
Tipo 1
Triângulo (delta): Com a tensão nominal do enrolamento de fase igual a 220 V;
Estrela: Com o enrolamento conectado em estrela a tensão de linha passa a
ser √3 vezes a tensão do enrolamento em Δ (√3 . 220 = 380V);
Tipo 2
Triângulo (delta): Com a tensão nominal do enrolamento de fase igual a 380 V;
Estrela: Com o enrolamento conectado em estrela a tensão de linha passa a
ser √3 vezes a tensão do enrolamento em Δ (√3 . 380 = 660V).
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
 No caso do motor de 12 terminais, existem quatro tipos possíveis de ligação:
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
 Uma última característica importante do motor de indução a ser citada é a sua placa
de identificação, que traz informações importantes e, algumas estão listadas a seguir:
CV: Potência mecânica do motor em cv. É a potência que o motor pode fornecer,
dentro de suas características nominais.
 Ip/In: Relação entre as correntes de partida e nominal;
Hz: Frequência da tensão de operação do motor;
RPM: Velocidade do motor na frequência e na carga nominal de operação
V: Tensão de alimentação
A: Corrente que o motor absorve da rede quando funciona à potência nominal,
sob tensão e frequência nominais.
F.S: Fator de serviço: Fator que aplicado à potência nominal, indica a carga
permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor, sob condições
especificadas.
Acionamento de Motores Elétricos
 Motores elétricos de indução de rotor em curto-circuito.
Acionamento de Motores Elétricos
 Categorias de partida para motores de indução com rotor gaiola de esquilo (NBR 7094)
 Categoria N: acionamento de bombas, ventiladorese outras cargas consideradas normais;
 Categoria H: acionamento de cargas que exigem elevado conjugado na partida: bombas
centrífugas, peneiras, transportadores, britadores etc.
 Categoria D: acionamento de prensas excêntricas e outras cargas que apresentem picos
periódicos de conjugado. Também empregados em cargas que exijam elevado torque de
partida.
Acionamento de Motores Elétricos
 Chave Compensadora
 A partida compensadora ou chave compensadora é utilizada para partidas sob cargas de
motores de indução trifásicos com rotor em curto-circuito, onde a chave estrela-triângulo é
inadequada. A norma prevê a utilização desta chave para motores, cuja potência seja maior ou
igual a 15 CV.
 A tensão na chave compensadora é reduzida através de um autotransformador trifásico que
possui geralmente taps de 50%, 65 % e 80% da tensão nominal.
Acionamento de Motores Elétricos
 Soft-starter
 O funcionamento de um soft starter, se dá através de uma ponte tiristorizada (componentes
semicondutores), que fazem o chaveamento da tensão para que ela possa ser disponibilizada
para o motor de forma crescente, ou seja, irá aumentar gradativamente, garantindo uma partida
suave e sem a presença da corrente de pico.
Acionamento de Motores Elétricos
 Inversor de frequência
 Num variador de velocidade (Inversor de frequência), o controle da frequência e da
tensão é normalmente efetuado por meio da modulação de largura de pulso (pulse width
modulation - PWM).
Comandos Elétricos
 Os comandos elétricos são técnicas e métodos que utilizam de energia elétrica
para o acionamento de máquinas e equipamentos elétricos.
 Basicamente os comandos elétricos dividem-se em dois módulos/circuitos: o de
FORÇA (motores e equipamentos), onde as cargas se encontram e o de
COMANDO/CONTROLE, onde ficam os dispositivos de acionamento e
sinalização.
 Os circuitos de cargas podem ser monofásicos (uma fase), bifásicos (duas fases)
ou trifásicos (três fases), onde as quantidades de cargas elétricas utilizadas
representam a potência total.
Comandos Elétricos
 Elementos básicos.
 Em comandos elétricos trabalhar-se-á bastante com um elemento simples que é o
contato. A partir deste é que se forma toda lógica de um circuito e também é ele
quem dá ou não a condução de corrente. Basicamente existem dois tipos de
contatos, listados a seguir:
 Contato Normalmente Aberto (NA): não há passagem de corrente elétrica na posição
de repouso. Desta forma, a carga não estará acionada.
 Contato Normalmente Fechado (NF): há passagem de corrente elétrica na posição de
repouso. Desta forma, a carga estará acionada.
Comandos Elétricos
 Elementos básicos.
 Os citados contatos podem ser associados para atingir uma determinada finalidade,
como por exemplo, fazer com que uma carga seja acionada somente quando dois
deles estiverem ligados. As principais associações entre contatos são descritas a seguir.
CONTATO
E1
CONTATO
E2
SÉRIE
CARGA
PARALELO
CARGA
0 0
0 1
1 0
1 1
Comandos Elétricos
 Elementos básicos.
 Os citados contatos podem ser associados para atingir uma determinada finalidade,
como por exemplo, fazer com que uma carga seja acionada somente quando dois
deles estiverem ligados. As principais associações entre contatos são descritas a seguir.
CONTATO
E1
CONTATO
E2
SÉRIE
CARGA
PARALELO
CARGA
0 0
0 1
1 0
1 1
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Os mais simples dispositivos de comando são as chaves, podendo ser impulsivas ou
retentivas. Estas chaves possuem um estado natural, sendo normalmente abertas (NA)
ou normalmente fechadas (NF).
 As chaves impulsivas só mantém o estado natural alterado mediante aplicação de
força constante na botoeira, ou seja, ao cessar a aplicação de força a chave volta ao
seu estado natural seja aberto ou fechado;
https://youtu.be/IUwaEO9BnNk
https://youtu.be/IUwaEO9BnNk
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 já as chaves retentivas alteram seu estado mediante aplicação de força na botoeira e
assim permanecem, mesmo que a força cesse, até que a botoeira seja pressionada
novamente.
 Existem chaves impulsivas ou retentivas de contatos múltiplos, podendo abrir ou fechar
vários contatos com apenas uma botoeira.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 As chaves seletoras possuem duas ou mais posições, permitindo a seleção de várias
funções, também pode ser por impulsão (à esquerda na Figura) ou por retenção (à
direita na Figura).
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Botoeiras: Conhecidas de forma genérica como botão de comando, são responsáveis
por ligar e desligar os circuitos, sendo as mais comuns os contatos do tipo NA
(normalmente aberto) e NF (normalmente fechado) permitindo uma grande
quantidade de configurações. Em algumas dessas configurações observa-se o retorno
por mola que após ser acionado retorna para a posição original (botões pulsadores).
Esse tipo de acionamento também pode vir através de chaves rotativas, pedais, fins
de curso e etc.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Botoeiras: Para facilitar seu funcionamento possuem cores definidas de acordo com sua 
função pelas normas IEC 73 e VDE 0199, sendo:
 Vermelho: parar, desligar, emergência.
 Amarelo: intervenção.
 Verde ou Preto: ligar, partir, pulsar.
 Azul ou Branco: qualquer função diferente das citadas.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Ao substituir o botão manual por um rolete, tem-se a chave fim de curso, muito utilizada 
em circuitos pneumáticos e hidráulicos. Este é muito utilizado na movimentação de 
cargas, acionado no esbarro de um caixote, engradado, ou qualquer outra carga.
 Outros tipos de elementos de sinais são os Termostatos, Pressostatos, as Chaves de Nível e 
as chaves de fim de curso (que podem ser roletes).
https://www.youtube.com/watch?v=359WsLo1iqc
https://www.youtube.com/watch?v=359WsLo1iqc
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 O relé é uma chave eletromagnética composta por uma bobina e seus contatos, quando 
a bobina de acionamento é alimentada os contatos permanecem na nova posição 
(fechada caso seja NA ou aberta se for NF) até a alimentação termine. Uma grande 
vantagem do relé é isolação galvânica que ele permite entre os terminais da bobina e os 
conjuntos contatos NA e NF. A corrente elétrica percorre as espiras da bobina do relé, 
criando assim um campo magnético que por sua vez atrai a alavanca responsável pela 
mudança do estado dos contatos, conforme Figura.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Uma característica importante dos relés é que a tensão nos terminais (1) e (2) pode ser 5 
Vcc, 12 Vcc ou 24 Vcc, enquanto simultaneamente os terminais (3), (4) e (5) podem 
trabalhar com 110 Vca ou 220 Vca. Ou seja não há contato físico entre os terminais de 
acionamento e os de trabalho. Este conceito permitiu o surgimento de dois circuitos em 
um painel elétrico:
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 O relé temporizado provoca uma ação (abrir, fechar ou selecionar um contato) atrasada de 
um tempo ajustável, estes podem ser:
 On-delay: depois de energizar a bobina de acionamento, realiza a ação após o tempo 
ajustado. É acionado após o tempo na energização.
 Off-delay: depois de energizar a bobina de acionamento, realiza a ação e após o tempo 
ajustado retorna a posição inicial. É acionado após o tempo na 
desenergização.
 Intermitente: troca de estado a cada ciclo de tempo, funciona como um 
pisca-pisca.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Relé temporizado
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 O contator é uma chave comutadora eletromagnética assim como o relé, mas para 
cargas de maior potência. O contatorpossui contatos principais, para alimentação da 
carga, e contatos auxiliares ou de comando para fazer algumas manobras ou para 
sinalização.
https://www.youtube.com/watch?v=OKiCSIbYXBU
https://www.youtube.com/watch?v=OKiCSIbYXBU
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Os contatores podem ser classificados como: Contatores de Potência ou Contatores
Auxiliares. De forma simples pode-se afirmar que os contatores auxiliares tem os seus 
contatos dimensionados para corrente máxima de aproximadamente 6A e possuem de 4 
a 8 contatos, podendo chegar a 12 contatos.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Basicamente existem 4 categorias de emprego de contatores principais:
 AC1: é aplicada em cargas ôhmicas ou pouco indutivas, como aquecedores e fornos a 
resistência.
 AC2: é para acionamento de motores de indução com rotor bobinado.
 AC3: é aplicação de motores com rotor de gaiola em cargas normais como bombas, 
ventiladores e compressores.
 AC4: é para manobras pesadas, como acionar o motor de indução em plena carga, 
reversão em plena marcha e operação intermitente
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Sinalizadores: Servem para sinalizar o operador de uma situação que requer a sua 
atenção. Podem ser do tipo luminoso ou sonoro, sendo o luminoso o mais utilizado, 
apresentando como indicadores:
 Vermelho: perigo, condição anormal.
 Amarelo: atenção ou cuidado.
 Verde: máquina liberada para operar.
 Branco: máquina em movimento, operação normal.
 Azul: qualquer função não englobada anteriormente.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Fusíveis: É um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Consiste de um 
filamento ou lâmina de um metal ou liga metálica de baixo ponto de fusão que se 
intercala em um ponto de uma instalação elétrica, para que se funda, por efeito Joule, 
quando a intensidade de corrente elétrica que o percorre superar um determinado valor, 
devido a um curto-circuito ou sobrecarga, o que poderia danificar a integridade dos 
condutores, com o risco de incêndio ou destruição de outros elementos do circuito.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Disjuntor: são dispositivos magneto-térmicos para proteção de instalações e 
equipamentos elétricos contra sobrecarga e curto-circuito. Eles são equipados com um 
disparador térmico (bimetal) que atua nas situações de sobrecarga, e com um disparador 
eletromagnético que atua nos casos de curto-circuito.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Disjuntor: 
 Curva B: possui curva de ruptura entre 3 a 5 vezes o valor de corrente nominal. Estes 
disjuntores são utilizados em redes de baixa intensidade (baixa demanda de corrente em 
caso de curto circuito), como instalações elétricas residenciais.
 Curva C: sua corrente de ruptura esta compreendido entre 5 e 10 vezes a corrente 
nominal. São usados onde se espera uma curto circuito de intensidade média e onde a 
demanda de corrente para partida de equipamentos é mediana, normalmente cargas 
indutivas, como motores, sistemas de comando e controle, circuitos de iluminação em 
geral e ligação de bobinas.
 Curva D: corrente de ruptura esta compreendido entre 10 e 20 vezes a corrente nominal. 
Os disjuntores de curva D são usado onde se espera uma curto circuito de intensidade 
alta e onde a corrente de partida é muito acentuada, sendo muito utilizados em grande 
motores e grandes transformadores
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Disjuntor-motor: disjuntores cuja a faixa ruptura da corrente pode ser selecionada dentro 
de uma faixa, por exemplo os disjuntores motores que possuem faixa de seletividade, 
como por exemplo 6 a 10 vezes a corrente nominal neste caso a faixa é selecionada de 
acordo com a necessidade o que possibilita uma flexibilidade na proteção de 
equipamentos, neste caso normalmente motores.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Relé térmico ou Relé bimetálico de sobrecarga: Os relés térmicos são dispositivos 
construídos para proteger, controlar ou comandar um circuito elétrico, atuando sempre 
pelo efeito térmico provocado pela corrente elétrica.
 Os relés térmicos têm como elemento básico o “bimetal’. Esse elemento, é constituído de 
duas lâminas finas (normalmente ferro e níquel), sobrepostas e soldadas. Os dois materiais 
apresentam coeficientes de dilatação diferentes, dessa forma, um dos metais se alonga 
mais do que o outro quando aquecidos.
Comandos Elétricos
 Principais Componentes de Comandos Elétricos.
 Relé de falta de fase: O relé falta de fase é um dispositivo destinado à proteção de 
sistemas trifásicos contra falta de uma ou mais fases. Alguns modelos também possuem a 
opção de monitorar as três fases e o neutro. O relé deve ser conectado diretamente à 
rede elétrica trifásica a ser monitorada. Caso o relé detecte a presença das 3 fases 
durante um período de aproximadamente cinco segundos, seus contatos comutam, 
liberando a energização do motor ou máquina.
Comandos Elétricos
 Representação Gráfica.
Comandos Elétricos
 Representação Numérica.
 As chaves são identificadas conforme suas características por uma numeração
XY em cada terminal, o dígito X indica o par de terminais da chave e o dígito Y
indica a função da chave, segundo a figura abaixo. Essa numeração é válida
para todos os contatos das chaves botoeiras, contatos de relés e contatos
auxiliares de contatores.
Dígito Y no 
terminal 
primário
Dígito Y no 
terminal 
secundário
Função
1 2 NF
3 4 NA
5 6
Fechamento 
temporizado
7 8
Abertura 
temporizada
Comandos Elétricos
 Representação Numérica.
 Os terminais das bobinas de acionamentos de relés e contatores são de
identificadas por A1 no terminal primário e A2 no secundário e ao lado identifica-
se à qual contator ou relé esse bobina pertence
Comandos Elétricos
 Representação Numérica.
 Para identificar os contatos de força dos
contatores utiliza-se a seguinte
codificação, a identificação é dada pro
três dígitos XYZ onde o primeiro, X, indica a
posição no contator, no segundo dígito, Y,
utiliza-se L para representar o lado da fonte
e T para representar o lado da carga e o
último dígito, Z, representa o par de
terminais das chaves.
Comandos Elétricos
 Representação Numérica.
 O módulo de contatores auxiliares vem com uma codificação de identificação da
funcionalidade de seus contatos. No padrão E, o primeiro contato é uma chave NA,
seguidas por todas as chaves NF e termina com uma chave NA, por exemplo temos,
XXYY.22E, lê-se os três últimos dígitos, significa que este contator possui duas chaves
NA (indicada pelo primeiro dígito depois do ponto) e duas chaves NF (indicada pelo
segundo dígito depois do ponto) e está arranjado no padrão E (último dígito). No
padrão Z, as primeiras chaves são todas NA e então são seguidas de todas as chaves
NF, por exemplo, o contator auxiliar XXYY.22Z possui primeiro duas chaves NA e
depois duas chaves NF.
Comandos Elétricos
 Representação Literal.
Comandos Elétricos
 Diagramas.
Comandos Elétricos
 Software para simulação de comandos elétricos: CADe SIMU.
Obrigado!
robsoncee@gmail.com