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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Uma das aplicações mais comuns e importantes em instalações elétricas industriais é o acionamento de motores de indução. Esses sistemas de acionamento são compostos por vários dispositivos elétricos com funções especificas, estes encontram- se interligados formando um sistema de automação com a finalidade de acionar máquinas elétricas. Antes do usuário realizar a montagem de um sistema para acionamento de um motor, é necessário montar um diagrama elétrico para servir de guia para as conexões que serão feitas. A simbologia utilizada é padronizada pela ABNT, trazendo uma uniformidade entre os diagramas, permitindo que os componentes sejam identificados. Os diagramas elétricos podem ser divididos entre diagrama de força e diagrama de comando. No diagrama de força é necessário que estejam presentes componentes de proteção e acionamento, que permitem a alimentação do motor de acordo com a operação do circuito de comando e protegem o motor caso ocorra alguma anomalia que possa danificar o equipamento. O diagrama de comando utilizado no circuito de partida direta, cria uma lógica de contatos que será responsável por acionar os componentes. Os componentes por sua vez, serão responsáveis por comandar o motor trifásico elétrico. Na Figura 1 é possível observar um exemplo de circuito de acionamento de um motor. Você pode observar a nomenclatura de cada um dos dispositivos abaixo. mailto:contato@algetec.com.br 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 1 – Circuito de acionamento de um motor de indução trifásico. Cada um deles possui uma função específica e alguns detalhes sobre eles serão apresentados em seguida. 1. FUSÍVEIS DIAZED Os fusíveis do tipo diazed também são conhecidos como tipo rosca e são utilizados em correntes de 2 a 63 A, com tensão máxima de 500 volts. Na Figura 2 temos um detalhamento da construção física deste componente de proteção. Figura 2 - Vista interna do fusível diazed. mailto:contato@algetec.com.br 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Uma característica importante do fusível é a sua capacidade de interrupção, ou seja, a corrente de curto-circuito que o elemento de proteção pode interromper sem danificar a sua estrutura externa, pois tal situação poderia ocasionar um acidente envolvendo operadores de painéis. O fusível do tipo de diazed tem capacidade máxima de interrupção de 50 kA. 1.1. DISJUNTORES Os condutores de uma instalação elétrica devem ser protegidos por um ou mais dispositivos de seccionamento automático contra sobrecargas e curtos-circuitos. Os disjuntores são os dispositivos responsáveis por realizar esta proteção. O disjuntor não deve ser utilizado como dispositivo de liga-desliga de um circuito elétrico, e sim, de proteção. Por norma todos os condutores vivos devem passar por dispositivos de proteção. O disjuntor tem a vantagem sobre os fusíveis, em se tratando da ocorrência de um curto-circuito. No caso de um disjuntor, acontece apenas o desarme e, para religá- lo, basta acionar a alavanca (depois de verificar/sanar o curto-circuito). Nesse caso, a durabilidade do disjuntor é muito maior. Assim, a utilização dos disjuntores é muito mais eficiente. 2. CONTATORES O contator é o elemento responsável pela lógica do comando e o acionamento dos motores, enviando a tensão necessária aos terminais do motor elétrico. Trata-se de dispositivo eletromecânico com a finalidade de abrir ou fechar circuitos. O acionamento deste dispositivo é feito eletromagneticamente. O contator possui uma bobina responsável pela movimentação do núcleo. Ao ser alimentada, a bobina cria um campo magnético que atrai o núcleo de ferro. Está mailto:contato@algetec.com.br 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS acoplado ao núcleo os contatos móveis responsáveis pelo fechamento do circuito. Ao ser movimentado, o contato móvel se encontra com os contatos fixos permitindo uma circulação de corrente elétrica. Na Figura 3 é possível observar a vista interna de um contator, nela você pode observar como é feita a comutação entre seu estado de ligado e desligado. Figura 3 – Visão interna de um contator. Ao ser desenergizado, cessa o campo magnético na bobina e ela deixa de atrair o núcleo. Desta forma, molas colocadas sob o núcleo fazem com que ele retorne à posição de repouso, abrindo assim o contato. Os contatos do contator, assim como outros botões utilizados no acionamento do motor, possuem uma nomenclatura que define como é a ligação interna do mailto:contato@algetec.com.br 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS dispositivo. Um contato pode ser normalmente aberto (não permite a passagem de corrente) ou normalmente fechado (permite a passagem de corrente). Esses contatos podem mudar seu estado quando uma determinada condição seja atendida, essa condição pode ser o acionamento da bobina de um contator ou um botão sendo pressionado. Quando ela ocorre, o contato normalmente fechado torna-se normalmente aberto e o contato normalmente aberto torna-se normalmente fechado. Uma vez que a condição deixa de ser atendida o contato retorna a sua condição original. O contato muitas vezes é referido como um par de números, como contato 95/96 por exemplo. 3. RELÉ DE SOBRECARGA Relé de sobrecarga térmica são dispositivos baseados no princípio de dilatação de partes termoelétricas (bi metálicos). A operação de um relé está baseada nas diferentes dilatações que os metais apresentam, quando submetidos a uma variação de temperatura. Os relés de sobrecarga encontram-se ligados em série com as fases do contator, monitorando a corrente em cada fase através do efeito joule. O princípio de funcionamento de um relé térmico está baseado na deflexão de um par bi metálico com metais de coeficientes de dilatação diferentes. Com a passagem da corrente elétrica acima de um valor pré-determinado é gerado calor nos elementos por efeito joule, como consequência ocorre uma certa deflexão mecânica deste par no sentido do metal com menor coeficiente de dilatação, tal fenômeno é observável na Figura 4. mailto:contato@algetec.com.br 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 4 – Visão interna de um relé de sobrecarga. 4. TENSÃO E CORRENTE EM CIRCUITOS TRIFÁSICOS Para o estudo de tensões em circuitos com corrente alternada, o valor da tensão instantânea, que é aquele valor específico em que a tensão se encontra em um determinado instante de tempo, e os valores da tensão média e da tensão máxima, não são adequados para estimar a tensão de linha e de fase, nesse tipo de circuito é usado o valor eficaz, que é chamado de RMS (do inglês Root Mean Square ou Raiz Média Quadrática).O valor da tensão RMS, consiste na raiz quadrada da média aritmética dos quadrados dos valores. A mesma análise é válida para os valores da corrente medidos no neste tipo de circuito. 4.1. LIGAÇÃO EM ESTRELA A conexão em estrela em circuitos trifásicos pode ser feita com três condutores (R, S, T) ou por quatro condutores (R, S, T, N), como pode ser observado na imagem abaixo. Quando existe a presença do condutor neutro as tensões conseguem permanecer mais simétricas quando expostas a presença de cargas desbalanceadas. A tensão de linha é dada entre a tensão medida entre duas fases distintas, enquanto a tensão de fase é estimada quando é feita a medição entre os dois terminais das impedâncias. Ao realizar uma análise da Figura 5, é possível observar que a corrente de linha, que percorre os condutores até as impedâncias, e de fase, que são as correntes mailto:contato@algetec.com.br 7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS que percorrem as impedâncias, são iguais. Na Tabela 1, é possível observar os valores de tensão de linha (𝑈𝐿), tensão de fase (𝑈𝐹), corrente de linha (𝐼𝐿) e corrente de fase (𝐼𝐹), com as relações que esses valores possuem entre si. Figura 5 – Ligação trifásica em estrela. 4.2. LIGAÇÃO EM DELTA A conexão e delta em circuitos trifásicos é feita com três condutores (R, S, T), como pode ser observado na Figura 6. Ao analisar esta imagem, é possível notar que as tensões de linha e fase são as mesmas, pois a tensão entre duas fases é a mesma em que cada impedância é submetida. Em relação a corrente de linha e de fase é possível observar que elas são diferentes. Na Tabela 1, é possível observar os valores de tensão de linha (𝑈𝐿), tensão de fase (𝑈𝐹), corrente de linha (𝐼𝐿) e corrente de fase (𝐼𝐹), com as relações que esses valores possuem entre si. mailto:contato@algetec.com.br 8 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDUSTRIAIS Figura 6 – Ligação trifásica em delta ou triângulo. Conexão Estrela (Y) Conexão Delta (Δ) Tensão de Linha 𝑈𝐿 = √3 . 𝑈𝐹 𝑈𝐿 = 𝑈𝐹 Corrente de Linha 𝐼𝐿 = 𝐼𝐹 𝐼𝐿 = √3 . 𝐼𝐹 Potência de uma Fase 𝑆𝐹 = 𝑈𝐹 . 𝐼𝐹 𝑆𝐹 = 𝑈𝐹 . 𝐼𝐹 Potência em Fase em função da tensão e corrente de linha 𝑆𝐹 = 𝑈𝐿 √3 . 𝐼𝐿 𝑆𝐹 = 𝑈𝐿 . 𝐼𝐿 √3 Potência aparente em uma Fase 𝑆𝐹 = √3 . 𝑈𝐿 . 𝐼𝐿 3 𝑆𝐹 = √3 . 𝑈𝐿 . 𝐼𝐿 3 Potência aparente trifásica 𝑆 = √3 . 𝑈𝐿 . 𝐼𝐿 Potência ativa trifásica 𝑆 = √3 . 𝑈𝐿 . 𝐼𝐿 . cos 𝜑 Potência reativa trifásica 𝑆 = √3 . 𝑈𝐿 . 𝐼𝐿 . 𝑠𝑒𝑛 𝜑 Tabela 1 – Relação das grandezas em função do tipo de ligação. mailto:contato@algetec.com.br
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