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Comandos Elétricos F.P.Holanda 1 Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 2 GOVERNADOR DO ESTADO DO CEARÁ Camilo Sobreira de Santana SECRETÁRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA Inácio Francisco de Assis Nunes Arruda INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO – CENTEC - DIRETOR PRESIDENTE Francisco Lopes Viana DIRETORIA DE ENSINO EPESQUISA Silas Barros de Alencar DIRETORIA DE EXTENSÃO TECNOLÓGICA E INOVAÇÃO Hermínio José Moreira Lima DIRETOR ADMINISTRATIVO FINANCEIRO Antônio Elder Sampaio Nunes GOVERNO DO ESTADO DO CEARÁ Secretaria da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 3 COMANDOS ELÉTRICOS FRANCISCO PONTE DE HOLANDA ENG. ELETRICISTA GOVERNO DO ESTADO DO CEARÁ Secretaria da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 4 HOLANDA, FRANCISCO PONTE. Comandos Elétricos. Fortaleza: Instituto CENTEC, 2016. (Cadernos Tecnológicos) 1. Manual de Comandos Elétricos; Indústria - Ofício. I. Título I. Série Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 5 CAPÍTULO 1 – NOÇÕES DE ELETRICIDADE CAPÍTULO 2 – MAGNETISMO APLICADO A ELETRICIDADE CAPÍTULO 3 – MOTORES ELÉTRICOS CAPÍTULO 4 – DIMENCIONAMENTO DE CONDUTORES CAPÍTULO 5 – EQUIPAMENTOS USADOS EM COMANDOS ELÉTRICOS CAPÍTULO 6 – ESQUEMAS E COMPONENTES CAPÍTULO 7 – QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO CAPÍTULO 8 – SIMBOLOGIA Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 6 CONTEÚDO APRESENTAÇÃO .................................................................................................... 7 NOÇOES DE ELETRICIDADE ................................................................................. 9 MAGNETISMO APLICADO A ELETRICIDADE ....................................................... 12 MAGNETISMO ......................................................................................................... 13 ELETROMAGNETISMO ........................................................................................... 15 MOTORES ELÉTRICOS .......................................................................................... 21 PLACA DE MOTORES ............................................................................................. 30 LIGAÇÃO DE MOTORES ........... ............................................................................ 32 IDENTIFICAÇÕ DOS TERMINAIS DE MOTORES .................................................. 35 DIMENCIONAMETO DE CONDUTORES ................................................................ 45 EQUIPAMENTOS USADOS EM COMANDOS ELÉTRICOS................................... 49 BOTÃO DE COMANDO E SINALIZAÇÃO ............................................................... 54 FUSIVEL................................................................................................................... 55 DISJUNTOR TERMOMAGNÉTICO......................................................................... 57 CONTATOR.............................................................................................................. 58 ESPECIFICAÇÃO DE CONTATORES E RELÉ DE SOBRECARGA ..................... 60 CH FIM DE CURSO ................................................................................................. 62 RELÉ BIMETÁLICO ................................................................................................. 63 RELÉ DE TEMPO; CLP ........................................................................................... 64 RELÉ FALTA DE FASE ............................................................................................ 66 RELÉ SUPERVISOR TRIFÁSICO ........................................................................... 67 RELÉ DE NÍVEL ...................................................................................................... 68 COMANDO DE BOMBA COM ELETRODO ............................................................ 71 COMPONENTES CONSTRUTIVOS DE COMANDOS ........................................... 72 PARTIDA DIRETA MOM & TRIFÁSOCO ............................................................... 74 MULTIFILAR PARTIDA DIRETA .............................................................................. 75 REVERSÃO COM FIM DE CURSO ......................................................................... 76 REVERSÃO MONOFÁSICO – FORÇA ................................................................... 79 REVERSÃO TRIFASICO – FORÇA ......................................................................... 80 COMANDO AUTOMATICO EM SEQUENCIA ALTERNADA ................................... 81 INSTALAÇÃO DE AMPERÍMETRO ........................................................................ 82 INSTALAÇÃO DE VOLTÍMETRO ........................................................................... 83 INSTALAÇÃO DE SINALIZAÇÃO E MEDIÇÃO ...................................................... 84 INSTALAÇÃO DE BOIAS E ELETRODOS DE NÍVEL.............................................. 85 BOIAS EM ESTRELA TRIANGULO AUT-MANUAL................................................. 86 CH ESTRELA TRIANGULO ..................................................................................... 91 COMANDOS EST/TRIANGULO S/ TEMPORIZAÇÃO & PNEUMÁTICO ............... 94 CH ESTRELA TRIANGULO C/ REVERSÃO ........................................................... 95 CH SÉRIE PARALELO ESTRELA........................................................................... 97 CH COM COMUTAÇÃO POLAR DAHLANDER ...................................................... 100 CH COMPENSADORA AUTOMÁTICA ....................................................................105 CH COMPENSADORA DELTA ABERTO ou “V” ..................................................... 107 CH COMPENSADORA MANUA .............................................................................. 109 CH DE PARTIDA ELETRÔNICA SOFT-STARTER ................................................. 111 INVERSOR DE FREQUENCIA ................................................................................ 115 LOCALIZAÇÃO E CORREÇÃO DE DEFEITOS EM COMANDOS........................... 116 QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO ................................................................................. 123 SIMBOLOGIA UTILIZADA EM COMANDOS ELÉTRICOS ...................................... 127 ANEXO...................................................................................................................... 129 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 138 Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 7 Requisitos para O Curso Você está iniciando agora o curso de Comandos Elétricos. Quem trabalha com eletricidade precisa ter habilidades específicas para a profissão e dominar conhecimentos básicos de Física, para entender bem o que faz e como faz. Você sabe quais são os objetivos do Curso? Despertar a vocação e o interesse nos alunos e profissionais que não têm conhecimentos em comandos. Implementar conhecimentos teóricos corrigindo vícios e práticas erradas adquiridas no cotidiano. Fornecer conhecimentos específicos de eletricidade para que possam ser utilizados no âmbito doméstico, profissional e industrial. APRESENTAÇÃO Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 8 Você está recebendo um caderno com oito capítulos onde estão discriminados conteúdos básicos, síntese desses conteúdos e esquemas práticos. Para aproveitar bem este curso, você deverá: Ficar bem atento às aulas; Tirar suas dúvidas com o Instrutor quando não compreender o assunto. Participar de todas as atividades práticas com atenção e envolvimento. É conveniente esclarecer, que entre as habilidades específicas para o bom desempenho do profissional de Comandos Elétricos, destaca-se: Capacidade para observar minuciosamente componentes elétricos. Capacidade para manusear com precisão os instrumentos de trabalho. Raciocínio rápido diante de situações problema. Destreza para resolver situações complicadas. Agora inicie o seu estudo com a determinação de melhorar sua performance como eletricista. Boa aprendizagem...!! Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 9 1.1 – ÁTOMO: Toda a matéria é formada de átomo O átomo é formado de prótons, neutrons e elétrons 1.2 – TENSÃO ELÉTRICA: É a força que provoca o movimento de cargas elétricas (elétrons); sua unidade de medida é o Volt (V). “kV - quilo Volt” Ex.: 1.000 V = 1 kV # 13.800 V = 13,8 kV 1.3 – CORRENTE ELÉTRICA É o movimento das cargas elétricas através do condutor; sua unidade de medida é o Àmpere (A). “mA = mili àmpere” , “kA = quilo àmpere. Ex.: 1000 mA = 1 A # 1.000 A = 1 kA. 1.4 – RESISTÊNCIA ELÉTRICA È a oposição que o condutor oferece a passagem da corrente elétrica ; sua unidade de medida é o Ohm ( ). “k = quilo ohm” Ex.: 1.000 = 1 k # 1.000.000 = 1M “M = mega ohm” A resistência elétrica do corpo humano varia entre 500 a 2000. Capítulo 1 NOÇÕES DE ELETRICIDADE Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 10 1.5 – LEI DE OHM TENSÃO (E) (V) = RESISTENCIA (R) () X CORRENTE (I) (A) Ex.: Se a corrente elétrica suportável pelo corpo humano é de 25 mA (0,025 A0, e uma pessoa com resistência elétrica de 1.000 toma uma descarga elétrica de 220 V, correrá risco de vida? 220 V Resp.: I = = 220 mA 1.000 “SIM” 1.6 – POTÊNCIA ELÉTRICA È definido como sendo a tensão vezes a corrente. Sua unidade de medida pode ser: WATT ( W ) VOLT x ÀMPERE ( VA ) CAVALO VAPOR ( CV ) Ex.: Qual a corrente nominal de um chuveiro elétrico com 4.400 W de potência. Alimentado em 220 V? 4.000 W Resp.: I = I = 20 A . 220 V E E E = R x I ou R = ou I = I R P P P = E x I ou E = ou I = I E 1 CV = 736 W 1 HP = 746 W Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 11 1.7 – ENERGIA ELÉTRICA É definido como sendo a potência na unidade de tempo Sua unidade de medida é o watt-hora ( Wh ) 1.000 Wh = 1 kWh - ( kWh = quilo watt hora ) 75.000 Wh = 75 kWh 1.8 – CORRENTE CONTÍNUA Possui intensidade e sentido único Representação CC DC ou 1.9 – CORRENTE ALTERNADA Possui intensidade e sentido variado Representação CA AC ou ~ 1.10 – FREQÜÊNCIA É o número de ciclo pôr segundo da onda de corrente alternada; sua unidade de medida é o Hertz ( Hz ). Ex.: A freqüência Padrão de geração de energia elétrica no Brasil é de 60 Hz. Na Argentina éde 50 Hz. No Paraguai é de 50 Hz Em Portugal é de 50 Hz Nos USA é de 60 Hz. E = P x T Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 12 Em 1820 um cientista dinamarquês Hans Oersted descobriu que, quando se estabelecia uma corrente elétrica em um fio, ocorreria deflexão em uma agulha magnética colocada nas proximidades do circuito. Oersted verificou, portanto que uma corrente elétrica é capaz de produzir efeitos magnéticos . Exemplo de aplicação do magnetismo na eletricidade: construção de imã artificial, tais como: solenóide, eletroimã ou bobina magnética. Em 1831 Faraday verificou que o efeito inverso, isto é, os campos magnéticos podiam criar correntes elétricas. Quando uma espira é movimentada dentro de um campo magnético, aparece uma tensão entre os pólos “a” e “b” da espira. Capítulo 2 MAGNETISMO APLICADO A ELETRICIDADE Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 13 2.1 MAGNETISMO É a propriedade que certos materiais têm de atrair pedaços de ferro. Ímãs são todos os materiais dotado de magnetismo. Os ímãs naturais são aqueles encontrados na natureza, e que apresentam propriedades magnéticas sem a intervenção do homem, como, por exemplo, a magnetita ( minério de ferro). Os ímãs permanentes são aqueles que possuem as propriedades magnéticas. Já os ímãs temporários são aqueles que retêm por pouco tempo as propriedades magnéticas. Se aproximamos um ímã sob forma de barra a um pedaço de ferro, veremos que o ferro adere ao ímã, principalmente nas duas extremidades. Essas extremidades tem o nome de pólos. Sendo assim conclui-se que, embora ambas atraiam o ferro, possuem propriedades magnéticas opostas; por isso foram denominados pólo norte e polo sul. A força de atração de um ímã é facilmente constatada, mas em que direção atuam estas forças? Através de uma experiência simples, esta resposta pode ser obtida. 1. Com uma fina placa de vidro; coloque sob ela um ímã permanente; sobre o vidro, despeje uniformemente, limalha de ferro. Veja a figura a seguir: 2. Movendo-se lentamente o vidro, percebe-se que a limalha se distribui sobre a superfície de tal forma que assume o aspecto da figura: 3. Observando-se o posicionamento final da limalha, conclui-se que a força magnética atua principalmente naquelas regiões onde ocorre um alinhamento, ou seja, as regiões onde se manifesta o magnetismo, recebe o nome de linhas de campo magnético. Observe a figura: As Linhas de campo são contínuas, não se cruzam e, por convenção, vão do sentido norte para o sul, ou seja saem de norte e chegam ao sul. A bússola é um equipamento que, em presença de um campo magnético, posiciona sua agulha paralela às linhas de força do campo (equivalente ao verificado pela limalha de ferro). Veja a figura: Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 14 O globo terrestre possui um campo magnético, portanto, assim como um ímã, tem seu polo norte magnético e, também seu polo sul magnético. Suas linhas de campo atravessam o planeta e podem ser constatada através das bússolas. Esse campo faz com que a agulha se oriente constantemente na direção norte-sul, permitindo ao homem um meio seguro de orientação. Tem-se observado, até o presente, as linhas de força fecharem sempre pelo ar, a meio tem sido o ar. Aproximando-se uma barra chata de um ímã o que acontecera com as linhas de campo? Observa-se, pela figura, que as linhas de força, em sua maioria, escolheram se fechar pelo interior da barra, ao invés do ar. Isto ocorreu porque o ferro é um condutor de linhas de força muito melhor que o ar. Os materiais que possuem essa característica recebem o nome de materiais ferromagnéticos. CONCLUSÃO: Ímãs: são todos os materiais dotados de magnetismo. Os ímãs naturais são aqueles encontrados na natureza e apresentam propriedades magnéticas. Os ímãs permanentes possuem sempre as propriedades magnéticas e os ímãs temporários retêm por pouco tempo as propriedades magnéticas. Magnetismo: é uma força invisível de certos materiais, cuja propriedade é de atrair pedaços de ferro. Campo Magnético: ao redor do ímã existem linhas de força invisíveis, que deixam o ímã em um ponto e entram em outro ponto. Pólos: os pontos que as linhas de força deixam o ímã e por onde entram no ímã. São chamados de pólos. Num ímã vamos ter sempre dois pólos. O pólo norte, por onde saem as linhas de força, e o pólo sul, por onde entram as linhas de força. Pólos Diferentes: se atraem. Pólos Iguais: se repelem. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 15 2.2. ELETROMAGNETISMO Acabamos de entender como um campo magnético pode gerar uma corrente elétrica num condutor. Agora, pense um pouco. Uma corrente elétrica, circulando por um condutor, pode gerar um campo magnético? A resposta é afirmativa. Basta que a corrente elétrica circule por um condutor, para que tenhamos um campo magnético, que dependerá da intensidade da corrente. Tão logo cesse a corrente, desaparece também o campo magnético. Chamamos de eletromagnetismo ao magnetismo criado pela corrente elétrica. A forma do campo magnético, em torno do condutor, é circular e é perpendicular à direção da corrente que o produz. Sabendo a direção da corrente elétrica do condutor, podemos, facilmente determinar a direção de campo magnético. Para isto usamos a regra da mão direita. Tomando o condutor com a mão direita, com o dedo polegar apontamos para a direção em que circula a corrente elétrica. Os demais dedos vão nos indicar a direção em que circulam as linhas ao redor do condutor. O efeito do campo magnético é maior próximo ao condutor e diminui à medida que nos afastamos dele. O isolamento do condutor não possui efeito algum sobre o campo magnético, pois já vimos que não há isolante para as forças magnéticas. O campo magnético gerado por uma corrente elétrica ocorre em todo o comprimento do condutor. Isto eqüivale dizer que o campo terá pouca intensidade, uma vez que estará estendido por todo o condutor. Agora se dermos uma volta no condutor, teremos uma maior concentração do campo magnético, dentro de um espaço mais reduzido. Poderemos, em vez de uma, colocar duas voltas do condutor , conforme mostra a figura ao lado. O campo magnético resultante será maior, pois todo o magnetismo que produz a corrente, em cada volta, vai se somar com o magnetismo da outra, resultando um campo magnéticobem mais intenso. O condutor forma deste modo uma bobina ou solenóide. A bobina apresentará apenas um pólo sul e um pólo norte. Apesar da intensidade do campo magnético de uma bobina ser aumentada pelo aumento da intensidade de corrente e pelo aumento do número de espiras, na prática, a Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 16 sua intensidade ainda não será muito grande. Para aumentar a intensidade do fluxo magnético, acrescentamos um núcleo de ferro doce a bobina. Devido a pequena oposição (pequena relutância) que o núcleo de ferro oferece às linhas de força, o seu uso vai aumentar, em muito, a intensidade do campo magnético. A bobina vai apresentar as mesmas características de um ímã. Porém, com uma diferença bastante significativa. Tão logo cesse de fluir corrente, o campo magnético deixa de existir. ELETROÍMÃ Vamos construir um eletroímã? Basta enrolar umas 50 voltas de um fio encapado, num prego grande. Ligue as pontas do fio numa pilha. Vamos notar que o prego vai apresentar propriedades magnéticas, quando estiver circulando corrente pelo fio, podemos atrair pequenos objetos metálicos, como clips pequenos pregos, etc. Então, vimos que enrolando um condutor elétrico sobre uma estrutura de material ferromagnético, como mostra o desenho, ao circular corrente pelo mesmo, obtém-se um eletroímã, ou seja, um imã cujo campo magnético foi gerado, por uma corrente elétrica. Se enrolarmos um condutor elétrico sobre uma estrutura de material ferromagnético, como mostra a figura a seguir, no momento em que circular corrente pelo condutor, obtém-se um eletroímã, ou seja, um ímã cujo campo magnético foi gerado por uma corrente elétrica. Esse magnetismo se manifestará enquanto permanecer circulando a corrente “I”. Cada volta do enrolamento sobre a estrutura recebe o nome de espira. O campo magnético gerado é diretamente proporcional à corrente e também ao número de espiras do enrolamento. Isto quer dizer que, mantendo- se a corrente constante, quanto maior o número de espiras, maior será a intensidade do campo magnético e mais poderoso será o eletroímã. Industrialmente, o eletroímã é utilizado das diversas formas: Separadores de materiais magnéticos. Dispositivos de comandos automáticos. Guindastes. Freios magnéticos. Se alimentarmos o enrolamento com tensão alternada, o campo magnético resultante também o será, isto é, mudará de polaridade a cada inversão da corrente. Observe a figura: Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 17 Vimos, até aqui, que é possível obter campo magnético às custas de uma corrente elétrica. E o inverso será possível, ou seja, obter corrente elétrica a partir de um campo magnético? Veremos que é possível, desde que o campo magnético seja alternado. SOLENÓIDE É uma bobina ou fio enrolado que, percorrido por uma corrente elétrica, adquire as propriedades do ímã. Se colocarmos um ímã no interior de um solenóide, de tal modo que as linhas de força do campo magnético sejam cortadas pelas espiras do solenóide, irá se estabelecer entre os terminais deste condutor helicoidal uma força eletromotriz (f.e.m.) se os terminais tiverem ligados a um circuito externo, circulara no mesmo uma corrente elétrica. Quando um solenóide é atravessado por uma corrente elétrica (figura b), há uma formação de um campo magnético concentrado, cujo sentido depende do sentido da corrente. TRANSFORMADORES São aparelhos que permitem a transformação da energia elétrica para tensão mais alta ou mais baixa. Os transformadores funcionam segundo o principio de que a energia pode ser transformada de um jogo de bobinas para outro por indução. Se fizermos passar uma corrente elétrica em uma das bobinas envolvendo o núcleo de ferro-silício, teremos formado um eletroímã e, em conseqüência, um campo magnético. Se esta corrente for alternada, a intensidade do campo variará a cada variação da intensidade da corrente. Esta variação de fluxo magnético através da Segunda bobina determinará, em seus terminais, o aparecimento de uma f.e.m.. Se esta Segunda bobina estiver ligada a um circuito externo, circulará, na mesma, uma corrente elétrica. Este princípio é empregado nos transformadores estáticos, os mais comuns. A primeira bobina constituirá o primário, e a segunda, o secundário do transformador. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 18 A figura mostra um transformador monofásico sendo: - Enrolamento primário e - Enrolamento secundário O fluxo magnético gerado pelo enrolamento primário N1 percorrerá a armadura e, atravessando o enrolamento secundário N2, induzirá nos terminais deste uma tensão induzida proporcional ao fluxo que a atravessou e ao número de espiras do enrolamento secundário. Se o número de espiras do secundário for menor do que a do primário (N2<N1), a tensão E2 entre AB será menor que E1. Assim este transformador atua como abaixador de tensão, ou seja, a tensão de saída E2 é menor do que a de entrada E1. Caso a tensão no primário E1 for menor que do que a tensão do secundário E2, e o número de espiras no secundário N2 for maior do que número de espiras do primário N1, teremos um transformador elevador de tenção. Denomina-se relação de transformação de um transformador a relação entre a tensão nos bornes do primário e a existente nos bornes do secundário. A relação de transformação é a mesma que a existente enter os números das espiras e inversa à relação entre as correntes que por elas passam: LIGAÇÕES DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS Um transformador trifásico é constituído pelo agrupamento de três transformador monofásico, cujos enrolamentos são distintos e independentes, mas têm em comum o núcleo de ferro-silício. Os três enrolamentos monofásicos podem ser ligados de varias maneiras, sendo que destacamos as duas principais em função do sistema de distribuição adotado e das tensões a serem transformadas: Ligação triângulo ou delta. Ligação estrela. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 19 LIGAÇÃO EM TRIÂNGULO É muito empregada, pela economia de material condutor, na fabricação dos transformadores. A corrente IL nas linhas de distribuição será que a corrente IF no enrolamento secundário. LIGAÇÃO EM ESTRELA NO SECUNDÁRIO É muito empregada quando se deseja que o secundário tenha tensão muito elevadas, a fim de diminuir a tensão nas bobinas do transformador, facilitando a construção do mesmo. Representamos na figura abaixo, uma ligação de um transformadorcom primário em triângulo e secundário em estrela. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 20 Nas redes de distribuição para iluminação, o secundário, em baixa tensão, exigindo a distribuição com três fase e neutro, obriga o emprego de transformador com secundário em estrela. Representação de uma rede de distribuição típica: Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 21 É a maquina capaz de transformar a energia elétrica em mecânica, usando, em geral, o princípio da reação entre dois campos magnéticos. Já, o gerador elétrico é a maquina que transforma a energia mecânica em energia elétrica, produzindo corrente contínua ou alternada. São eles que transformam a energia desenvolvida pelas turbinas hidráulicas nas usinas hidroelétricas, ou turbinas a vapor nas usinas térmicas, em energia elétrica. Comparando o motor e o gerador, podemos dizer: a) Na ação motora o torque eletromagnético produz (ajuda) a rotação e a tensão gerada se opõe à corrente da armadura. b) Na Ação geradora o torque eletromagnético opõe-se à rotação e a tensão gerada produz (ajuda) a corrente da armadura. A armadura é a estrutura que suporta e protege os condutores da corrente. É constituída em ferro (laminado) para reduzir a relutância (resistência) magnética. Portanto, vamos nos restringir aos motores que são mais utilizados em residências e indústrias. No motor, a potência nominal ou potência de saída é a potência mecânica no eixo. É expressa em CV (cavalo vapor) ou KW (quilowatts) ou, ainda, em HP (horse-power). A potência de entrada é correspondente à potência absorvida pelo motor para o seu desempenho, ou seja, é a potência de saída dividida pelo rendimento (η). observação 1 HP = 746 W 1 CV = 736 W A corrente nominal do motor, em ampères, pode ser obtida da seguinte expressão: Sendo: E = volt entre fases; cos θ = fator de potência e η = rendimento Se o motor for trifásico, aparece o fator no denominador Capítulo 3 MOTORES ELÉTRICOS Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 22 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA (CC) Motores Shunt (paralelo) Motores Série Motores Compound (composto) – Série Paralelo MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA (CA) Motores Síncronos Motores Assíncronos (de indução) Motores Diassíncronos (universais) Domésticos MOTORES ELÉRTICOS DE CORRENTE ALTERNADA (CA) Vimos a correlação existente entre campo elétrico e magnético, as linhas de força magnética e a capacidade que essa força tem para atrair materiais magnéticos. Nessa capacidade de atração ou arraste magnético é que se baseia o funcionamento de um motor elétrico de indução. Como exemplo podemos fazer uma experiência, movendo um prego sem toca-lo. Para isto, basta colocar um imã sob um papel e, move-lo, moveremos também o prego. Se construirmos um dispositivo semelhante a um relógio, sendo o ponteiro de latão e livre para mover-se, conforme mostra a figura seguinte, e utilizarmos um imã permanente, podemos conseguir um efeito notável. Ao movermos o ímã, lentamente de posição A para a posição B, o ponteiro também o acompanhará, devido ao arraste magnético. Isto ocorrerá para qualquer posição a volta do mostrador, em que colocarmos o ímã. Se girarmos Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 23 o ímã ao redor do mostrador, o ponteiro acompanhará na mesma rotação. Observe: O motor elétrico de indução funciona pelo princípio descrito, ou seja, pelo arraste magnético em movimento giratório. A grande diferença entre o esquema didático apresentado e o motor elétrico real, é que a parte do motor equivalente ao nosso ímã, chama-se estator, é fixa, mas produz o mesmo efeito como se estivesse girando. Par que haja uma fácil compreensão do que foi descrito, substituímos o ímã permanente de nosso esquema por 8 eletroímãs distribuídos ao redor do mostrador. Lembrando que nos eletroímãs, a força magnética só se mantém enquanto a bobina permanecerem atravessadas por corrente elétrica, interrompendo-se a corrente, a força magnética cessa (exceto uma parcela que permanece, mas que consideramos nula). Eletrizando apenas o eletroímã número 2, o ponteiro tenderá a se deslocar em sua direção, pois é a única força magnética atuante no momento. Se interrompermos a corrente I2 e passarmos a alimentar o eletroímã número 3, o ponteiro novamente tenderá a se deslocar, só que agora para a posição 3. Se continuarmos nesta seqüência, faremos com que o ponteiro percorra todas as posições do relógio, mantendo-se fixos os eletroímãs. Em resumo, o principio de funcionamento de um motor elétrico é o seguinte: um poderoso eletroímã que, através do arraste magnético, faz com que a motor gire. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 24 Um gerador de corrente alternada é constituído por espiras que giram em volta de campos magnéticos. Veja a seguir um motor de indução trifásico aberto com todos os componentes e peças. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 25 Para compreender o funcionamento do motor, ainda resta uma duvida: como os eletroímãs são ligados e desligados para conseguir que o motor gire? SISTEMA TRIFÁSICO Já visto que o sistema trifásico possui 3 fases, ou seja 3 condutores que transportam energia elétrica. Essa energia é alternada, o que quer dizer que há uma inversão no sentido da corrente e que a tenção varia, ao correr do tempo, entre zero volt (sem tensão) até o valor máximo. Em um eletroímã alimentado com tensão alternada, quando a tensão for máxima, a corrente também atingirá seu valor máximo, fazendo com que o eletroímã atinja amáxima força de atração. Observe as três figuras a seguir: Diminuindo a tensão, diminuirá a corrente e, consequentemente, o fluxo magnético, diminuindo assim, a força de atração magnética Quando a tensão for nula, não haverá corrente, fazendo com que o eletroímã perca seu poder de atração. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 26 No sistema trifásico, o valor máximo de tensão nunca ocorre ao mesmo tempo para mais de uma fase. Ocorre primeiro para a fase 1, depois para a fase 2 e, por ultimo, na fase 3, voltando a ocorrer novamente na fase 1 e, assim, sucessivamente. Supondo que possuímos 3 eletroímãs alimentados por um sistema trifásico. Observe a figura: Ao energizarmos essas 3 fases, o ponteiro será atraído, inicialmente, pelo eletroímã número 1, pois é máxima a força magnética nele existente. Assim que a tensão da fase 1 no eletroímã for diminuído, o ponteiro passará a ser atraído pelo eletroímã número 2, pois a força magnética em 2 agora será maior do que nos restantes. Isto se repetirá também para o eletroímã número 3. Se distribuirmos convenientemente esses eletroímãs ao redor do mostrador, conseguiremos fazer com que o ponteiro do nosso instrumento adquira um movimento giratório no sentido anti-horário. No caso do nosso dispositivo, se mantivermos a posição dos eletroímãs, mas invertemos as fases, acontecerá um fato interessante. Veja a figura: Agora, o ponteiro será, em princípio, atraído pelo eletroímã número 3, depois pelo número 2 e, por ultimo, pelo número 1. Observamos, portanto, que agora o movimento do ponteiro é no sentido horário. Pelo que foi visto, podemos concluir que nos motores elétricos trifásicos de indução, ao invertermos 2 fases, inverteremos também o sentido de rotação do motor. Como em geral, todo equipamento movido por um motor elétrico possui um único sentido de rotação, devemos antes de instalar qualquer equipamento, verificar o sentido correto da rotação. Com isto, testamos separadamente o motor e, se estiver correto, todo bem, caso contrário, basta inverter 2 das fases. Observe a figura: Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 27 APLICAÇÃO DOS MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA Os motores de CA são os mais encontrados, por ser de corrente alternada a quase totalidade das fontes de suprimento de energia. Para potências pequenas e médias e em aplicações em que não haja necessidade de variar a velocidade, é quase exclusivo o emprego do motos assíncrono (de indução), por ser mais robusto e de fácil fabricação (menor custo). São utilizados em geral na indústria e, também, em ventiladores, compressores, elevadores, bombas, etc. Esse tipo de motor é conhecido como de rotor em gaiola de esquilo, polo fato de seu rotor ser laminado e ligado em curto-circuito. Esses motores podem ser monofásicos ou trifásicos, sendo que os monofásicos têm o inconveniente de existir um dispositivo de partida (capacitor, enrolamento de partida, interruptor centrifugo, platinado, etc.), já que na partida seu torque (conjugado) seria nulo. É essa a razão pela qual sempre se deve preferir o motor de indução trifásico, pois assim se elimina uma fonte de possíveis defeitos. Há também motores de indução com rotor bobinado (anéis). Este motor é trifásico e estas bobinas estão ligadas a uma resistência variável também trifásica, ligada em estrela (veremos adiante), com a finalidade de diminuir a corrente de partida. No início do funcionamento, esta resistência variável deve estar com seu valor máximo e, à proporção que o motor aumenta a rotação, ela vai sendo retirada, ate se estabelecer o curto-circuito com a rotação plena. MOTORES MONOFÁSICOS Há numerosas instalações industriais, rurais e residenciais para as quais a alimentação de energia elétrica é feita apenas através de sistema monofásicos CA. Além disto, em todas as instalações há, normalmente, necessidade de motores pequenos que, operando a partir da rede monofásica, acionam varias máquinas, como por exemplo, máquinas de costura, furadeiras, aspiradores, condicionados de ar, bomba d’agua, etc. Genericamente, o termo motor pequeno significa um motor de menos 1HP, isto é um motor de potência fracionária (fração de HP), e a maioria dos motores monofásicos é, na verdade, de motores de potência fracionária. Mas os motores monofásicas são também construídos nos tamanhos correspondente às potências inteiras: 1, 1,5, 2, 3, 5, 7,5, e 10HP. Utilizam-se motores série monofásicos, de potências inteiras, em tamanhos especiais, de grande porte de HP em serviços de tração elétrica. Os motores monofásicos possuem elevados torques de partida, que são particularmente adequados para partidas pesadas. São dotados de capacitor de partida que oferece elevado fator de potência e altíssimo rendimento, alcançando consideráveis valores de economia de energia. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 28 MOTOR MONOFÁSICO EXPLODIDO 1- Porca de aço Sextavada 12- Tirante 2- Tampa dianteira 13- Rotor completo 3- Rolamento dianteira 14- Centrifugo 4- Ventilador 15- Carretel do centrifugo 5- Carcaça 16- Platinado 6- Capacitor 17- Rolamento traseiro 7- Capa do Capacitor 18- Arruela ondulada 8- Parafuso cab. red. c/ fenda 19- Tampa traseira 9- Terminal de aterramento 20- Tampa da caixa de ligação 10- Estator bobinado 21- Parafuso cab. red. c/ fenda 11- Chaveta ESQUEMA DE LIGAÇÃO E Dados de PLACA Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 29 MOTORES ELÉTRICOS DE CORRENTE CONTÍNUA (CC) Os motores de corrente contínua são aplicados em locais que a fonte de suprimento de energia elétrica é de corrente contínua, ou quando se exige a fina variação da velocidade. A aplicação mais difundida dos motores CC é na tração elétrica (bondes, ônibus, maquinas da construção civil, trens, etc.). INSTALAÇÃO DE MAQUINAS ELÉTRICAS As máquinas elétricas devem ser instaladas em locais que permitam fácil acesso para inspeção e manutenção. A instalação de motores onde existam vapores, gases ou poeiras perigosas, inflamáveis ou combustíveis oferecendo possibilidade de fogo ou explosão, deve ser feita de acordo com a norma CBNT NB-158. Em nenhuma das circunstancias os motores poderão ser cobertos por caixas ou por coberturas que possam impedir a circulação de ar da ventilação. As máquinas de ventilação externa devem ficar, no mínimo, a 50mm de altura do piso a fim de deixar margem para a entrada do ar. As aberturas de entrada e saída dear sempre devem ficar livres. Para instalar o motor a fundação deve ser plana e, se possível, isenta de vibrações. Recomenda-se, uma fundação de concreto. O tipo de fundação a escolher dependerá solo. MANUTENÇÃO A manutenção dos motores elétricos, adequadamente aplicado, resume-se numa inspeção periódica quanto a nível de isolamento, elevação de temperatura, desgaste excessivos, correta lubrificação dos enrolamentos e mancais e eventuais exame no ventilador, para verificar o correto fluxo de ar. A freqüência com que devem ser feitas as inspeções, depende do tipo de motor e das condições do local de aplicação do motor. OBS: A realização de serviços em equipamentos elétricos, seja na instalação, operação ou manutenção devem ser efetuado por pessoa qualificada, por medida de segurança tanto da máquina como humana. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 30 Placa de Motores Plaqueta na qual são indicados dados referentes ao MOTOR e baseado nos quais pode-se elaborar adequadamente o projeto da instalação do mesmo. Fabricante Freqüência da corrente (60 ou 50Hz) Tipo(Indução, anéis, síncrono etc.) Rotação por minuto (rpm) Modelo e número de fabricação ou de carcaça (frame number) Regime de trabalho (contínuo e não- permanente) Potência nominal Intensidade nominal de corrente(In) Número de fases Classe de isolamento Tensão Nominal Letra código Corrente (contínua ou alternada) Fator de Serviço (FS) Índice de proteção IP Ip/In Mod – Número do modelo Referencia do fabricante) Ex.: Carcaça, mês e ano de fabricação Hz – Freqüência da rede para o qual foi projetado CV – Potência do motor á qual pode fornecer em condições normais. rpm – É a velocidade do motor em revolução pôr minuto. A velocidade síncrona (do campo girante) é dada por: Ex.: motor de 2 pólos Ns = 3600 rpm motor de 4 pólos Ns = 1800 rpm motor de 6 pólos Ns = 1200 rpm V – É a tensão da rede para à qual o motor poderá ser ligada em volt. Tensões usuais: 110 / 220 V 220 / 380 V 220 / 440 / 230 / 460 V 380 / 660 V 220 / 380 / 440 / 760 V A – É a corrente que o motor absorve da rede à plena carga em àmperes, de acordo com a tensão de alimentação ( In) FS – Fator de serviço é uma capacidade de sobrecarga contínua que o motor pode suportar. ISOL – Classe de isolamento, determina o limite de temperatura que o material pode suportar continuamente. Classe O – 90 ºC Classe A – 105 ºC Classe E – 120 ºC Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 31 Classe B – 130 ºC Classe F – 155 ºC Classe H – 180 ºC Ip/In – É a relação entre a corrente de partida e a corrente nominal REG.S – É o grau de regularidade da carga a que o motor é submetido normalmente, são projetados para: S1 – Regime continuo S2 – Regime de tempo limitado S3 – Regime intermitente periódico CAT. – Os motores de indução trifásicos são classificados em categorias conforme suas características de conjugado em relação à velocidade e corrente de partida. Categorias Nominais: N – constituem a maioria dos motores H – usados em peneiras, transportadores etc. D – usados em prensas excêntricas, elevadores etc. Obs.: Conjugado é a medida do esforço necessário para girar o eixo. IP – Grau de proteção, define as características do local em que serão instalados os motores; tipos de proteção: contra penetração de corpos sólidos e contra penetração de líquidos. Motores abertos: IP 21, IP 22, IP 23 Tipos Usuais Motores fechados: IP 44, IP 54, IP 55 Obs.: Condições usuais de serviço do Motor elétrico: Temperatura ambiente não superior a 40 ºC Localização à sombra Altitude não superior a 1000 metros sobre o nível do mar. MARCAÇÃO NOS CABOS DE LIGAÇÃO (TRIFÁSICO) ANTIGO NOVO MOTORES IEC NOVO MOTORES NEMA Marcação nos cabos de ligação Informação nos cabos de identificação Marcação nos cabos de ligação Informação nos cabos de identificação Marcação nos cabos de ligação Informação nos cabos de identificação 1 / U1 1 T1 / U1 U1 T1 / U1 T1 2 / V1 2 T2 / V1 V1 T2 / V1 T2 3 / W1 3 T3 / W1 W1 T3 / W1 T3 4 / U2 4 T4 / U2 U2 T4 / U2 T4 5 / V2 5 T5 / V2 V2 T5 / V2 T5 6 / W2 6 T6 / W2 W2 T6 / W2 T6 7 / U5 7 T7 / U3 U3 T7 / U3 T7 8 / V5 8 T8 / V3 V3 T8 / V3 T8 9 / W5 9 T9 / W3 W3 T9 / W3 T9 10 / U6 10 T10 / U4 U4 T10 / U4 T10 11 / V6 11 T11 / V4 V4 T11 / V4 T11 12 / W6 12 T12 / W4 W4 T12 / W4 T12 Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 32 LIGAÇÕES DE MOTORES ELÉTRICOS DE INDUÇÃO Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 33 LIGAÇÕES DE MOTORES ELÉTRICOS MMMOOOTTTOOORRR::: 666 TTTEEERRRMMMIIINNNAAAIIISSS DADOS DE PLACA MMMOOOTTTOOORRR::: 111222 TTTEEERRRMMMIIINNNAAAIIISSS Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 34 DADOS DE PLACAComandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 35 IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS DOS ENROLAMENTO DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICO, COM 6 PONTAS 3.1.MÉTODO pratico para identificação do começo e fim de cada enrolamento de fase, do motor de indução trifásico que disponha de 6 (seis) terminais acessíveis externamente, e que tenham perdido a marcação característica. 3.2.VERIFICAMOS com freqüência a falta dos terminais marcados, e por vez não possuem nem os dados de placa. A grande maioria destas máquinas são motores de indução de 6 (seis) terminais, que devido a sua simplicidade construtiva, robustez e baixo custo, se constituem nos motores de maior aplicação. Normalmente as informações que se dispõe sobre o motor nestas condições, podem ser resumidas nos seguintes itens: Tipo de motor se é de indução, com rotor em gaiola, etc.; Número de fase: se Monofásico ou Trifásico; Tensão de alimentação da instalação: se a tensão de linha é de 220V, 380V ou 440V; Número de terminais acessíveis: se dispõem de 6, 9 ou 12 terminais. Para identificação dos terminais do motor, deve-se em primeiro lugar, determinar a continuidade das bobinas, maneira a definir o par de terminais de cada enrolamento. Após o agrupamento de cada par de terminais, deve-se proceder as ligações do motor de tal forma que ele funcione similarmente como um transformador, onde uma das bobinas corresponderá ao primário e as outras duas bobinas ligadas em série, corresponderão ao secundário. O passo seguinte é alimentar uma das bobinas (primário) com uma fonte de tensão/corrente monofásica (220V), e interligar as outras duas de maneira que uma das pontas de cada enrolamento sejam ligadas entre si, e as outras duas pontas interligadas com o soquete de uma lâmpada incandescente (veja diagrama esquemático no item 4). Desta forma obtém-se a identificação do começo e fim ou fim e começo correspondente as duas bobinas que foram identificadas em série. Durante os testes, caso a lâmpada não apresentar o filamento incandescente, é porque foram ligados terminais das bobinas começo com começo e fim com fim, o que corresponde ao surgimento de campos magnéticos contrários nas respectivas bobinas, daí o motivo da lâmpada não “acender”. Quando ocorre esta situação deve-se inverter as ligações do secundário e repetir o teste anterior. Para identificar a bobina restante, que estava inicialmente funcionando como primário do transformador, procede-se a permuta das ligações trazendo um dos enrolamentos já identificados para ser o primário, enquanto esta bobina deve ser interligada como a outra também já identificada, formando então o secundário. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 36 Repete-se todos os passos anteriores até que se identifique o começo e fim da bobina restante, e por conseguinte, possa concluir a identificação dos dois últimos terminais. O motor de 6 (seis) terminais possui na placa de identificação, as bobinas representadas com os números: 1– 4, 2 – 5, 3 – 6, sendo considerado por convenção, começo de bobina, os números 1, 2 e 3, enquanto fim de bobina corresponde aos números 4, 5 e 6. C Caso o motor não disponha da placa de identificação e seja necessário determinar o valor da potência nominal, mesmo de forma aproximada, deve-se primeiro identificar os terminais, depois efetuar a ligação do motor na rede e realizar a leitura instantânea de corrente, com o auxilio do alicate volt- amperímetro. Estipulando valores médio para o fator de potência = cos (ex. FP = 0,93) e para o rendimento (ex. = 0,88), chega-se facilmente ao valor da potência nominal [ P(CV) = (3. V.I. cos . ) / 736 ]. Observe que o motor esta funcionando em vazio, então para que a leitura instantânea de corrente se aproxime da realidade, e o calculo da potência seja mais preciso, é necessário que haja a simulação das condições de funcionamento do motor em carga, e para isto basta pegar um pedaço de madeira de dimensões adequadas, segura-lo firmemente com as duas mãos e mante-lo pressionado sobre o eixo do motor. Dessa maneira pode-se Ter uma idéia da magnitude do motor, em termo de potência nominal. A seguir é apresentado um quadro resumo indicando as tenções nominais múltiplas mais comum de serem encontradas comercialmente, para motores de 6 (seis) terminais, fig. 1, bem como os respectivos diagrama de ligação, fig. 2. Tensão tenção tensões TENSÕES NOMINAIS MULTIPLAS MAIS COMUM TENSÃO DE SERVIÇO (REDE) ENROLAMENTO DISPONIVEL TIPO DE LIGAÇÃO DAS BOBINAS 220V 220/380 TRIANGULO 380V 220/380 ESTRELA 380V 380/660 TRIAMGULO 440V 440/760 ESTRELA Fig. 1 Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 37 DIAGRAMAS DE LIGAÇÃO TERMINAIS ACESSÍVEIS DO MOTOR LIGAÇÃO LIGAÇÃO Fig. 2 3.3. MATERIAL EMPREGADO ITEM ESPECIFICAÇÕES QUANT UNID 01 Teste série com lâmpada incandescente de 100 ou 150W 01 Um 02 Soquete de louça p/ lâmpada incandescente rosca E-27 01 Um 03 Motor de indução trifásico de 6 terminais (sem marcação) 01 Um 04 Plug unipolar macho tipo jato, com cabo flexível 02 Um 05 Plug tripolar com cordão flexível 01 Um Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 38 3.4. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO Roteiro deste teste: 3.4.1. Ligue o teste série a tomada de corrente monofásico (220 V) ATENÇÃO CUIDADO!; faça contato entre as pontas de prova para verificar seu funcionamento; caso o teste esteja OK, a lâmpada deverá acender com brilho normal: 3.4.2. Faça contato das duas pontas de prova, agora separadas, com dois terminais de bobina do motor escolhidas aleatoriamente; 3.4.3. Caso a lâmpada não se acenda na 1ª tentativa, permaneça com uma das pontas de prova fixa, efetuando contato com um dos terminais, enquanto a outra ponta de prova deverá ser mudada de terminal para terminal até a lâmpada se acender; 3.4.4. No instante que a lâmpada acende significará que foi verificada a continuidade de uma bobina, e consequentemente, determinado o par de terminais de enrolamento; 3.4.5. Faça o agrupamento destes dois terminais, tendo o cuidado de separa-los dos demais; 3.4.6. Repita os procedimentos anteriores até que se obtenha as outras bobinas, bem como os seus respectivos pares de terminais; Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda39 3.4.7. Após a reparação das bobinas e dos pares de terminais, desligue o teste séria da tomada. 3.5 PROCEDIMENTO para identificação da marcação dos terminais das bobinas do motor: De acordo com os procedimentos de segurança pré-estabelecidos, efetuar as ligações dos enrolamentos do motor e do teste série, seguir os diagramas esquemáticos do roteiro de teste apresentados a seguir: 3.5.1. Efetue a ligação do motor de maneira a utiliza-lo como um transformador. Para isto alimente uma das bobinas (bobina A) com 220V da tomada de corrente monofásica. Interligue as outras duas bobinas (bobina B e bobina C) e o teste série (L), de acordo com a figura abaixo: 3.5.2. Neste teste você vai determinar começo e fim ou fim e começo dos bobinas B e C. NOTA: Por convenção os números 1, 2 e 3 são batizadas como começo e os números 4, 5 e 6 como fim. 3.5.3. Caso a lâmpada (L) de prova não acenda, significa que as bobinas B e C estão originando campos magnéticos contrários, por conseguinte os enrolamentos estão ligados começo (c) com começo (c) e fim (f) com fim (f), ou vice-versa. Veja fig.: 3.5.4. Neste caso inverta as ligações da bobina B com a bobina C, de acordo com a figura a seguir. A lâmpada agora deverá apresentar o filamento incandescente. 3.5.5. Com os terminais das bobinas B e C definidos em começo e fim, batize-os com as numerações convencionais (veja exemplo a seguir): Ex.: bobina B bobina C Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 40 3.5.6. Para efetuar as marcações dos terminais identificados, utilize pedaços de fio esmaltados fazendo um número de espiras em volta do fio isolado do terminal, de acordo com a numeração arbitrada dentro de convenção. Ex. para marcação: Terminal Nº 1 - inic 1ª espira Terminal Nº 4 - fim 1ª espira Terminal Nº 2 - inic 2ª espira Terminal Nº 5 - fim 2ª espira Terminal Nº 3 - inic 3ª espira Terminal Nº 6 - fim 3ª espira 3.5.7. Para identificar os terminais da bobina A, desfaça todas as ligações entre as bobinas B e C e o teste série (L). 3.5.8. Permute a bobina A com uma das bobinas já identificadas (B ou C). Vamos considerar, como escolha, a permuta da bobina A com a bobina B. As ligações deverão ficar de acordo com o esquema da figura abaixo: 3.5.9. Caso a lâmpada L não apresente o filamento incandescente, será porque foram ligados os terminais começo com começo e fim com fim. (fig. abaixo). 3.5.10. Inverta as ligações da bobina A com a bobina C, que neste instante deverá Ter o filamento da lâmpada, incandescente, ( fig. a seguir): 3.5.11. Como as bobinas B e C já foram anteriormente identificadas, a bobina A terá consequentemente como numeração, os dígitos ( 2 – 5). Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 41 3.6.0. TESTE DE LIGAÇÃO DO MOTOR: Concluída a identificação dos terminais, você vai efetuar a ligação do motor de maneira a comprovar a correta marcação dos terminais. O motor deverá ser ligado em estrela uma vez que a maioria dos motores de 6 terminais, possue uma tensão de 220/380V (ou se dispor de placa verificar se é 380/660V que devera ser ligado em triângulo) pois a tensão da rede é de 380V entre fases. 3.6.1. Efetue o fechamento da estrela nos terminais 4-5-6, enquanto os terminais 1-2-3 deverão ser alimentado pela tomada trifásica. Para isto utilize o plug (ou disjuntor) com cabo flexível. Veja figura: 3.6.2. O motor deverá partir normalmente, com o barulho característico de funcionamento. 3.6.3. Caso o motor não parta satisfatoriamente, e venha a produzir ruído diferente do normal, inclusive com a carcaça esquentando rapidamente desligue imediatamente o plug (Disjuntor)da tomada de corrente trifásica. 3.6.4. Proceda uma revisão completa de todas as ligações, e caso necessário repita todos os testes. 3.6.5. Caso continue o defeito, será prudente solicitar ajuda de outra pessoa com conhecimento para ajuda-lo a localizar a falha e corrigir o defeito. Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 42 MOTORES TRIFÁSICOS ALIMENTADOS EM MONOFÁSICO Com o auxílio de condensadores (capacitores) permanentes, motores de indução trifásicos de pequena potência podem ser operados a partir da rede monofásica (220 V). Esta ligação é possível à utilização do capacitor produz, tal como estudado no motor monofásico, um campo girante que provoca a rotação do motor. Dispondo o motor trifásico de três bobinas, com os respectivos terminais acessíveis, existem várias hipóteses de ligação das mesmas, para se obter um funcionamento de acordo com os princípios do motor monofásico. A seguir, indicam-se esquemas de ligação simples. ENROLAMENTO PRINCIPAL – UMA BOBINA (V1 – V2) ENROLAMENTO AUXILIAR – DUAS BOBINAS EM SÉRIE (U1 – U2 + W1 – W2) Repartindo desta forma as três bobinas do motor trifásico, obtêm-se dois enrolamentos. Ligando um capacitor permanente, de valor adequado, em série com o enrolamento auxiliar e as bobinas, como se mostra na figura seguinte, temos uma ligação e um funcionamento idêntico ao motor monofásico de condensador permanente. Como no motor monofásico, a inversão do sentido de rotação é efetuada por inversão do sentido da corrente no enrolamento auxiliar (bobinas U1 – U2 + W1 – W2). Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 43 ENROLAMENTO PRINCIPAL – DUAS BOBINAS EM SÉRIE ENROLAMENTO AUXILIAR – UMA BOBINA Com esta ligação a tensão aplicada ao enrolamento principal (22VAC) vai repartir-se por duas bobinas em série. Assim, o binário será ainda mais reduzido. Esta ligação tem pouca utilização. ENROLAMENTO PRINCIPAL – DUAS BOBINAS EM PARALELO ENROLAMENTO AUXILIAR – UMA BOBINA Ligação também pouca utilizada. BOBINAS DO MOTOR LIGADAS EM TRIÂNGULO Neste caso, o capacitor fica em paralelo com qualquer das bobinas, ver figura seguinte: A alimentação monofásica é aplicada entre dois bornes do motor; o borne livre e um dos bornes onde está ligado o condensador. O sentido de rotação do motor pode ser invertido mudando o terminal do capacitor que está lidado à rede, ver figura sequinte: Esta é uma solução vulgar. Também é a solução possível para motores trifásicos que só tenham acessíveis três terminais.Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 44 DIMENSIONAMENTO DO CAPACITOR (CONDENSADOR) – (valores empíricos) Cada kW de potência do motor, para a tensão de 220V, requer um capacitor permanente de, aproximadamente, 40µF (cada 1hp ou 1cv necessita de um capacitor de 30µF). Atenção! Em todas as montagens o capacitor utilizado é do tipo permanente e para e para tensões de trabalho de 450V~. Este capacitor terá de possuir uma capacidade que possibilite o arranque do motor; Apesar, de hoje em dia os capacitores possuírem normalmente uma resistência de descarga, antes de qualquer intervenção no motor ou no armário do automatismo, deve-se assegurar que os capacitores estão descarregados. Notas: As soluções apresentadas podem não funcionar bem com determinados motores, pode ser necessário alterar o valor do capacitor; Alimentando motores trifásicos com tensão monofásica de 220V, o binário de arranque é significativamente reduzido relativamente ao binário em trifásico. No caso deste binário ser insuficiente, para garantir um arranque sem problema, ter- se-á de ajustar o valor do capacitor; Num motor trifásico, funcionando com alimentação monofásica, a sua potência cai para cerca de 70% da sua potência de alimentação trifásica; Ter em conta que na alimentação de um motor trifásico em monofásica a corrente consumida, se o capacitor não tiver bem dimensionado, pode ter um valor bem superior à corrente consumida na alimentação trifásica. Antes da ligação definitiva ensaiar a montagem e verificar a corrente. Caso contrário, os enrolamentos do motor podem ser sujeitos a um aquecimento exagerado e, consequentemente, a sua destruição (queima). Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 45 I) CAPACIDADE DE CORRENTE Corrente nominal do cabo da Tabela “Capacidade de corrente para condutores isolados”. II) QUEDA DE TENSÃO Ao escolher um fio ou cabo para determinadas condições de instalação e de carga ligada, não se deve tomar em consideração somente a seção do fio ou cabo compatível com a corrente a transportar, mas também a queda de tensão. Assim, depois de se ter determinado qual a seção do fio ou cabo apropriado à corrente a transportar, deve-se verificar se a queda de tensão está dentro dos limites permitidos e se for superior, escolher o cabo de seção maior. Determina a Norma Brasileira NBR – 03 da ABNT: 1º - A queda de tensão de uma instalação deverá ser calculada considerando- se a carga instalada e os fatores de demanda explicitamente previstos nesta norma, sob o valor nominal da tensão de serviço e até o ultimo ponto de utilização da energia. Em circuitos parciais, a queda de tensão será considerada de maneira análoga, entre os pontos inicial e final do circuito. 2º - Os valores admissíveis da queda de tensão são os indicados no quadro abaixo: FINALIDADE MÁXIMO ADMISSÍVEL CIRCUITO DE DISTRIBUIÇÃO Iluminação 4% 2% Força Motriz 5% Aquecimento 5% Nas tabelas de fios e cabos instalados em eletrodutos em sistemas monofásicos e trifásicos estão indicados os valores de ampères x metro, com os quais são obtidos os diferentes valores de queda de tensão. A fim de demostrar a utilização das tabelas tem a seguir dois exemplos ilustrativos. 1º EXEMPLO: Deseja-se ligar um motor elétrico trifásico de 15 CV, 380 v, de uma prensa que será instalada a uma distancia de 97 metros do medidor de força. Pergunta-se qual devera ser a bitola do condutor para que a queda de tensão fique dentro de limite de 5%. Instalação em eletroduto. 1- A Corrente em plena carga do motor de 15 CV, 380 v é de 23 A. Então Im (Corrente Motor) = 1,25 x 23 Im = 28,75 A; da Tabela “Capacidade de corrente para condutores isolado” a Seção do condutor será de 6 mm². 2- A carga máxima admissível para seção do fio de 4 mm² é de 28 A. 3- Determinar o produto ampare x metro 23 x 97 = 2231 Capítulo 4 DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 46 4- Procurar na tabela “queda de tensão sistema trifásico” em fios e cabos instalados em eletrodutos, na coluna de 380 V, para bitola de 4 mm² um valor igual ou superior a 2231. Verificamos que o valor mais próximo é 2274, que corresponde a uma queda de tensão de 4,6%. CONCLUSÃO: Cabo adotado = 6,0 mm². 2º EXEMPLO: Numa chácara, o prédio de residência fica a uma distancia de 78 metros da entrada, onde está instalado o medidor de luz. A carga de luz e aparelhos a serem ligados é de 6.000 W. O sistema é monofásico 220 V. Qual deve ser a bitola do condutor para que a queda de tensão no medidor, até o quadro de distribuição da residência, não exceda 1%? Instalação em eletroduto enterrado no solo (Maneira de instalar 2). 1- Corrente em ampere = 6.000 W / 220 V = 27,3 A. Da tabela “Capacidade de corrente para condutores isolados” a Sessão do condutor será de 4 mm². 2- Determinar o produto ampere x metro. 27,3 x 78 = 2457 3- Procurando na tabela “queda de tenção em sistema monofásico” na coluna de 220 V, com queda de 1% um valor igual ou superior a 2457. 4- Verifica-se que o valor superior mais próximo é 2156, que corresponde ao cabo de 35 mm². CONCLUSÃO: Cabo adotado = 35 mm². TABELAS CORRENTES NOMINAIS DE MOTORES TRIFÁSICOS 60 Hz. Potência nominal CV 1800 rpm 3600 rpm 220 v (A) 380 v (A) 220 v (A) 380 v (A) 0,33 1,5 0,9 1,5 0,85 0,50 2,2 1,2 2,0 1,2 0,75 3,0 1,7 3,0 1,7 1,00 4,2 2,5 3,6 2,0 1,50 5,2 3,0 5,0 2,8 2,00 6,8 4,0 6,4 3,6 3,00 9,5 5,5 9,0 5,2 4,00 12 7 11 6,3 5,00 15 8,5 15 8,5 6,00 17 10 - - 7,50 21 12 21 12 10,000 28 16 28 16 12,500 34 19 - - 15,000 40 23 40 23 20,000 52 30 52 30 Comandos Elétricos Eng.: F.P.Holanda 47 Capacidade de corrente para condutores isolados (temperatura ambiente de 30° C – condutores de cobre) Sessão Nominal (mm²) Eletroduto Ar Livre 2 cond. Carreg. 3 cond. Carreg. 2 cond. Carreg. 3 cond. Carreg. 1,0 13,5 A 12 A 15 A 13,5 A 1,5 17,5 A 15,5 A 19,5 A 17,5 A 2,5 24 A 21 A 26 A 24 A 4,0 32 A 28 A 35 A 32 A 6,0 41 A 36 A 46 A 41 A 10,0 57 A 50 A 63 A 57 A 16,0 76 A 68 A 85 A 76 A 25,0 101 A 89 A 112 A 101 A 35,0 125 A 111 A 138 A 125 A 50,0 151 A 134 A 168 A 151 A 70,0 192 A 171 A 213 A 192 A 95,0 232 A 207 A 258 A 232 A 120,00 269 A 239 A 299 A 269 A Escolha do condutor em função dos Ampère x Metro – Sistema Monofásico Dimensionamento dos condutores pela máxima queda de tensão Tensão Nominal 110 V 1% 2% 3% 4%
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