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ele006-Instalações Industriais Federação das Indústrias do Estado do Espírito Santo – Findes Lucas Izoton Vieira Presidente Senai – Departamento Regional do Espírito Santo Manoel de Souza Pimenta Diretor-gestor Robson Santos Cardoso Diretor-regional Alfredo Abel Tessinari Gerente de Operações e Negócios Fábio Vassallo Mattos Gerente de Educação e Tecnologia Agostinho Miranda Rocha Gerente de Educação Profissional Equipe técnica Marcelo Bermudes Gusmão Coordenação Sandro Santos Silva Elaboração Carlos Eduardo Gomes Ribeiro Revisão técnica Marília Marques Adaptação de linguagem Islene Servane dos Santos Revisão gramatical Tatyana Ferreira Revisão pedagógica Andrelis Scheppa Gurgel Projeto gráfico Jackeline Oliveira Barbosa Jarbas Barros Gomes Diagramação Bruno Sathler Eugênio Santos Goulart Fernando Emeterio de Oliveira Ilustração Fernanda de Oliveira Brasil Maria Carolina Drago Tatyana Ferreira Vanessa Yee Organização Vitória 2009 Eletroeletrônica Instalações Industriais Versão 0 Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca do Senai-ES - Unidade Vitória Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP) SENAI. Departamento Regional do Espírito Santo. S492i Instalações industriais./ Serviço Nacional de Aprendizagem In-dustrial, Departamento Regional do Espírito Santo. - Vitória : SENAI/ ES, 2009. 88 p. : il. Inclui bibliografia 1. Instalações industriais. 2.Fator de potência. 3. Consumo. 4. Condutor. 5. Linha elétrica. 6. Corrente. 7. No-break I. Título. CDU: 621.316 © 2009. Senai - Departamento Regional do Espírito Santo Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei nº 9.610, de 19/02/1998. É proibida a reprodução total ou parcial desta publicação, por quaisquer meios, sem autorização prévia do Senai-ES. Senai-ES Divisão de Educação e Tecnologia - Detec Senai-ES - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Espírito Santo Av. Nossa Senhora da Penha, 2053 Ed. Findes - 6º andar Cep: 29056-913 - Vitória - ES Tel: (27) 3334-5600 - Fax: (27) 3334-5772 - http://www.es.senai.br 5 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Apresentação A busca por especialização profissional é constante. Você, assim como a maioria das pessoas que deseja agregar valor ao currículo, acredita nessa ideia. Por isso, para apoiá-lo na permanente tarefa de se manter atuali- zado, o Senai-ES apresenta este material, visando a oferecer as informa- ções de que você precisa para ser um profissional competitivo. Todo o conteúdo foi elaborado por especialistas da área e pensado a partir de critérios que levam em conta textos com linguagem leve, gráfi- cos e ilustrações que facilitam o entendimento das informações, além de uma diagramação que privilegia a apresentação agradável ao olhar. Como instituição parceira da indústria na formação de trabalhadores qua- lificados, o Senai-ES está atento às demandas do setor. A expectativa é tornar acessíveis, por meio deste material, conceitos e informações neces- sárias ao desenvolvimento dos profissionais, cada vez mais conscientes dos padrões de produtividade e qualidade exigidos pelo mercado. 6 • Instalações Industriais 7 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Introdução ................................................................................................................................. 9 Parâmetros Fundamentais de Uma Instalação .............................................................11 Elementos da instalação ...................................................................................................... 13 Grandezas elétricas ............................................................................................................... 25 Cargas Elétricas ....................................................................................................................... 29 Dispositivos de proteção ..................................................................................................... 35 Dispositivos de manobra..................................................................................................... 45 Acionamentos de motores elétricos ................................................................................ 59 Sistema de fornecimento ininterrupto de energia elétrica .................................... 69 Acumulador Elétrico .............................................................................................................. 75 Referências Bibliográficas ................................................................................................... 85 Sumário 8 • Instalações Industriais 9 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Introdução Neste componente curricular você conhecerá as instalações elétricas industriais. O estudo começará conceituando os chamados “parâmetros funda- mentais de uma instalação”. Em seguida serão apresentados os elemen- tos básicos desta, incluindo as formas de instalação e, em seguida, o esquema elétrico. Serão também objetos de estudo as grandezas e as cargas elétricas, por ser de extrema importância o conhecimento destas para a correta seleção de dispositivos de manobra e proteção elétrica. Tais dispositi- vos também serão analisados, seguidos pelos tipos de acionamento de motores e Sistema de Fornecimento Ininterrupto de Energia Elétrica – UPS - com suas topologias principais. Finalizaremos o estudo com as baterias, utilizadas como fonte portátil de eletricidade ou em situações de emergência, quando outras fontes de energias não estão disponíveis. Vamos começar? 10 • Instalações Industriais 11 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Parâmetros fundamentais de uma instalação Para um perfeito entendimento sobre o assunto “Instalações elétricas industriais”, você deve conhecer alguns parâmetros básicos, importan- tes em um projeto elétrico. O objetivo desta unidade é conceituar tais parâmetros, abrindo-lhe caminho para obter sucesso no estudo que ora se inicia. Os parâmetros fundamentais de uma instalação elétrica são: a carga ins- talada, potência demandada, fator de demanda, potência reativa, fator de potência e consumo. A seguir, o conceito de cada um deles. Carga instalada Carga instalada é a soma das potências nominais dos equipamentos elé- tricos instalados na unidade consumidora, em condições de entrar em funcionamento, expressa em quilowatts (kW), como por exemplo, toma- das de corrente, lâmpadas, chuveiros, aparelhos de ar condicionado, motores e todos os demais. Potência demandada Potência demandada é a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por um aparelho ou por um sistema. Fator de demanda Fator de demanda é a razão entre a potência máxima registrada por uma instalação e a carga instalada. É sempre menor ou igual a um. Potência reativa Para você entender o que é potência reativa precisa saber o que é potên- cia ativa e potência aparente. A potência ativa é a capacidade do circuito em produzir trabalho em um determinado período de tempo. Devido aos elementos reativos da carga, a potência aparente, que é o produto da tensão pela corrente do circuito, será igual ou maior do que a potên- cia ativa. 12 • Instalações Industriais Portanto, a potência reativa é a medida da energia armazenada que é devolvida para a fonte, durante cada ciclo de corrente alternada, e reque- rida por equipamentos que possuem bobinas, como motores e transfor- madores. É a energia que é utilizada para produzir os campos elétrico e magnético necessários para o funcionamento desses tipos de cargas. Fator de Potência O fator de potência (FP) de um sistema elétrico é a razão entre a potência ativa e a potência aparente de uma instalação. Pode estar entre 0 e um. Consumo É a energia ativa total “consumida” por uma instalação ao longo de um período de tempo, normalmente um mês.No capítulo a seguir você vai aprender sobre os elementos de uma ins- talação elétrica. 13 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Elementos da instalação A energia gerada pelas usinas não está na forma apropriada para o con- sumo e, para que ocorram poucas perdas na transmissão à distância, no local em que a usina produz energia, ela é transformada, ou seja, sua tensão é modificada. Partindo da usina em que é gerada, a energia passa por um primeiro transformador que eleva sua tensão para um valor da ordem de dezenas de milhares de volts a centenas de milhares de volts. Perto do centro de consumo, a energia sofre uma transformação no sentido de baixar sua tensão para um valor menor, mais apropriado para as redes urba- nas, para ser levada aos bairros em fios colocados em postes comuns. Nos postes existem transformadores que fazem o “abaixamento final” da tensão, de modo que ela possa ser usada de forma mais segura nas residências e indústrias. Nesta unidade você vai conhecer elementos que fazem parte de uma instalação elétrica. Vamos ao estudo! Entrada de Força Entrada de Força é o ponto de entrega de energia. Também é o ponto onde é feita a medição do consumo da energia elétrica. A entrega de energia pode ser feita em duas categorias de tensão: a secundária e a primária. A entrada em tensão secundária é de baixo valor, ou seja, em que a ten- são de fornecimento de fase e de linha são respectivamente iguais a 127V/220V ou 220V/380V. Dependendo da região, pode-se também ter tensão de 115V/230V ou 110V/220V, ou ainda apenas 220V. O fornecimento de energia pode ainda ser monofásico, bifásico ou tri- fásico, conforme a faixa de potência a ser atendida. O monofásico é o sistema de cargas pequenas e corresponde a 127 volts (V). Geralmente é utilizado em residências com um número reduzido de aparelhos, com apenas o básico como: luz elétrica, geladeira, televisor, ventilador, apare- lho de som, ferro elétrico e chuveiro elétrico. O bifásico corresponde a 220 volts e normalmente é utilizado em resi- dências com um número maior de aparelhos como computador, free- zer, geladeira, chuveiro elétrico, ar-condicionado, videocassete, entre outros. 14 • Instalações Industriais O trifásico engloba a energia das duas fases anteriores e possui um aumento de carga para evitar o desequilíbrio no sistema de distribuição. O sistema geralmente é utilizado no setor industrial, por causa da maior potência. Nos sistemas trifásicos até 100 A por fase, o tipo de medição é a direta, em que a corrente de toda a instalação passa pelo medidor. Medição Direta Carga do Consumidor Rede Medidor de kwh ou kWh/kWrh Para o caso de carga instalada superior a 75 KW, a medição é dita indireta, com o uso de transformadores de corrente. Eles são também chamados de transformadores de instrumentos, utilizados em aplicações nas quais circulam, frequentemente, altas correntes. Fornecem correntes suficien- temente reduzidas e isoladas do circuito primário, de forma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção. TCsVs Kwh/kW/ KwAh 0h Transformador Pára-Raios Chave Fusível Fornecimento Carga da Unidade Consumidora Vp O fornecimento em tensão secundária é até 75kW. Nesse caso, normal- mente utiliza-se o transformador de distribuição da companhia e que está nas imediações, ou na própria rua onde se localiza a empresa. Assim sendo, os equipamentos de medição são instalados em uma caixa metá- lica, que são lacradas pela concessionária de energia local. Quando a potência instalada for superior a 75kW e até 2500kW, a solici- tação é que o atendimento seja feito em tensão primária. A empresa é responsável por adquirir seu próprio transformador (trafo) e a conces- sionária fornecerá a energia em tensão primária, com valores típicos de 11900V ou 13800V de linha. A forma como a entrada será feita depende da classe de potência. Porém, do ponto de vista de medição, existem basicamente duas classificações: até 225 kVA, em que a medição é feita na baixa tensão com TC’s (trans- formadores de corrente), e acima de 225 kVA, na qual a medição é feita na alta tensão com TC’s e TP’s (respectivamente, transformadores de cor- rente e de potência). 15 • Instalações Industriais Os tipos de entrada podem ser dois: Aérea - feita por cabos de alumínio nus - e Subterrânea - feita por cabos isolados. Dentro da própria planta das grandes indústrias, podem existir vários transformadores instalados próximos de centros de consumo. É normal o uso de cabinas nesses casos. A seguir, observe a ilustração de alguns tipos de entrada primária, muito usa- das nas indústrias em poste singelo, em plataforma, em cabina e no solo. EM POSTE SINGELO EM PLATAFORMA EM CABINA NO SOLO (MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO) Alimentador geral (cabos alimentadores) Alimentadores gerais são utilizados para interligar a entrada de força ao quadro geral de distribuição, sendo assim responsáveis pela distribuição principal de uma indústria. Geralmente são feitos de cobre isolado e divi- didos entre baixa e alta tensão. Os de baixa tensão são utilizados para alimentar quadros de baixa tensão. Os de alta tensão são utilizados em grandes indústrias que possuem unidades transformadoras próprias. Um aspecto importante a ser levado em conta é a máxima queda de 16 • Instalações Industriais tensão admissível. Isso se deve ao fato de que, do ponto de entrega até o ponto de utilização da carga, existe um valor definido para a queda de tensão máxima admissível. Portanto, se é perdida muita tensão sobre o alimentador, corre-se o risco de não atender a esse requisito ao longo de toda a instalação. Quadros de distribuição geral Um quadro de distribuição é uma caixa metálica aonde chega o alimen- tador e de onde partem os subalimentadores para outros quadros meno- res, próximos à carga e aos quadros terminais. Às vezes, dependendo do porte das cargas, o quadro de distribuição geral também é o quadro terminal, ou seja, ele mesmo alimenta as cargas da indústria. O objetivo primordial do quadro de distribuição geral é abrigar os dis- positivos de proteção dos subalimentadores, tais como fusíveis e disjun- tores. A seguir, veja a ilustração de um painel de distribuição usado em indús- trias de porte. Subalimentadores Semelhante ao alimentador, os subalimentadores destinam-se a inter- ligar o quadro geral de distribuição aos quadros terminais ou a outro quadro de distribuição intermediário. Quadro terminal O quadro terminal é utilizado para abrigar os dispositivos de proteção da instalação e é classificado de acordo com os dispositivos que abriga. Quando um quadro terminal, além de abrigar dispositivos de proteção, abriga também dispositivos de manobra de motores, ele é chamado de 17 • Instalações Industriais centro de controle de motores ou CCM. Quando o quadro abriga ape- nas elementos de comando e proteção de máquinas, ele é chamado de quadro de comando. Um quadro terminal é o último quadro entre uma instalação elétrica e seu ponto de utilização. A seguir, veja um exemplo de quadro terminal de pequena potência. A seguir, veja um exemplo de CCM. Observe os compartimentos similares a gavetas de armário. Cada com- partimento contém os elementos de um dado motor Circuitos Terminais Os circuitos terminais destinam-se a levar a energia elétrica dos quadros terminais até os pontos de utilização. Normalmente são cabos de baixa tensão, classificados - conforme a carga que alimentam - em monofási- cos, bifásicos ou trifásicos, descritos anteriormente. A alimentação nos pontos de utilização para máquinas que requerem correntes de valores maiores, normalmente acima de 16 A, é realizada através de tomada industrial. Existem em diversas formas físicas e com variado número de polos (3F + N + T, 2F + N, 3F + N entre outros). Os tipos de tomadas mais usados são: 18 • Instalações Industriais a) Tomadas para ambientes normais (IP– 00) b) Tomadas para ambientes especiais (IP – 44, IP – 67 entre outros): - modelo à prova de explosão. - modelo à prova de umidade, gases, vapores e pós. É importante frisar que, durante a instalação dessas tomadas, deve-se criar um padrão para a conexão dos fios, evitando-se assim problemas com sequência de fases e outros condutores. A seguir, veja exemplos de tomadas e plugs industriais. Fonte: STECK; plugs e tomadas blindadas Brasikon - Tomadas e plugues industriais Fonte: PIAL LEGRAND; material elétrico para instalações Condutores Como o próprio nome diz, os condutores são os elementos responsá- veis pela condução da corrente elétrica, levando-a da fonte até o ponto de uso. Assim, são os elementos básicos de qualquer instalação. Como você viu, conforme sua função, os condutores recebem a denominação de alimentadores, subalimentadores ou circuitos terminais. Observe sua constituição básica a seguir: Nessa figura, verificam-se dois tipos de condutores: o fio, cuja parte de metal é maciça (condutor mais à direita) e o cabo, cuja parte de metal é composta por vários fios dispostos de força levemente torcida, como você vê na figura à esquerda. 19 • Instalações Industriais Cabo e fio têm, além do metal, uma parte isolante de material polimé- rico, necessária para isolar o condutor. O material deve ser resistente para suportar os esforços de enfiação, puxamento e abrasão, e a parte metá- lica deve ser de material bom condutor, uma vez que a corrente passa por ela e, dessa forma, se sua resistência for alta, haverá muito aqueci- mento e perda de energia. Normalmente usa-se o cobre por oferecer uma boa combinação entre custo e condutividade. Há cabos de alumínio, mas seu uso é maior em redes aéreas externas de cabos nus (sem isolamento), porque o alumínio é bem mais leve que o cobre, o que permite economizar nas estruturas de suporte. Já o isolante pode ser feito de pelo menos três tipos de materiais básicos: PVC É o mais utilizado. Tem boas propriedades mecânicas e químicas e resis- tência ao fogo. Sua temperatura de trabalho é de 70ºC, que é a menor de todos os materiais isolantes usados em cabos. EPR Material excelente, pois possui boas propriedades mecânicas e químicas e sua temperatura de trabalho é de 90ºC, o que permite a ele ser utili- zado em correntes mais elevadas. Sua resistência baixa ao fogo é o seu ponto fraco. XLPE Bom material, temperatura de trabalho de 90ºC e excelente resistência química. Possui boa resistência ao fogo, mas devido à grossura de sua isolação e à sua rigidez tornam o cabo pouco flexível. Pode ser mantido ao sol, o que é uma vantagem em ligações externas. A composição do isolamento analisada é para baixas tensões apenas. Para altas tensões o isolamento é bem mais grosso e composto por várias camadas. Os condutores são caracterizados pela área de sua seção transversal ou bitola. Essa característica identifica os fios, existindo os de 1.5mm², 2.5mm², entre outros. A capacidade de um fio de conduzir corrente depende de vários parâ- metros. Um deles é que, quanto maior a seção transversal de um con- dutor, maior é sua capacidade de conduzir corrente. Além disso, o valor máximo de corrente que um fio pode suportar depende do tipo do material do isolamento. Outro parâmetro importante é a situação de sua instalação. Por exem- plo, um cabo dentro de um tubo tem muito mais dificuldade para trocar 20 • Instalações Industriais calor com o ambiente do que um cabo ao ar livre. Assim sendo, um cabo instalado ao ar livre suporta mais corrente do que um cabo de mesma bitola dentro de um tubo. Outro parâmetro se refere à quantidade de fios dentro de um tubo. A capacidade individual de um fio reduz se no mesmo tubo existem fios de outros circuitos. Existem na norma tabelas de capacidade de condução para várias seções padronizadas em função da condição de instalação e do material do iso- lamento. Existem ainda fatores de correção que devem ser aplicadas para a obtenção do valor correto da corrente máxima que um fio pode suportar. Linhas Elétricas Linhas elétricas são os meios por onde os condutores devem ser insta- lados. Sua função básica é a proteção e a sustentação dos condutores elétricos. Existem vários tipos, sendo os mais utilizados os eletrodutos, canaletas, bandeja e escada. Veja: Eletrodutos São tubos específicos para condutores. Podem ser metálicos ou de polímeros. Canaletas São condutos de seção transversal retangular, normalmente instalados nas paredes. Bandeja Perfil metálico em forma de U destinado a ser instalado na parede ou suspenso por meio de tirante à estrutura do telhado. Muito utilizado em indústrias. Escada Similar à bandeja, só que em vez do perfil em U, temos uma estrutura similar a uma escada. Formas de Instalação Podemos classificar as formas da instalação em: 21 • Instalações Industriais Embutida Quando a linha fica embutida no piso ou parede. Aérea Quando os condutores ficam suspensos ao ar livre. Exemplo: fios num poste. Subterrânea Quando a linha é embutida no solo. Aparente Quando a linha elétrica fica aparente, ou seja, pode ser vista. Exemplo: tubos presos numa parede, eletrocalhas. Veja a seguir um exemplo de instalação com o uso de eletrocalhas: As eletrocalhas e os leitos para cabos constituem um sistema condutor e distribuidor de fios e cabos bastante versátil, podendo atender às mais diversas situações, devido à grande quantidade de acessórios disponí- veis e à variedade de medidas. Proporcionam fácil acesso à rede elétrica, tanto para a manutenção como para a ampliação. Não é necessária a fixação dos cabos às calhas para quase todas as situações. São fabricados com chapas totalmente lisas, com chapas perfuradas ou ainda com barras espaçadas e sustentadas por duas guias. Alguns mode- los são próprios para instalação no piso (rede subterrânea). Observações Os Dispositivos de Manobra e de Proteção - como por exemplo contatores, chaves seccionadoras, disjuntores,fusíveis e relés - também são elementos de uma instalação elétrica. Você verá tais dispositivos na unidade V. 22 • Instalações Industriais - Os materiais estudados na unidade III de Instalações Elétricas Prediais são também elementos integrantes das instalações elétricas industriais. No presente material repetimos apenas alguns destes, como o aluno possivelmente deve ter observado. Veja agora como representar os componentes de um circuito: o chamado esquema elétrico! Esquema elétrico Um esquema elétrico é formado por diversos componentes, de acordo com as normas de símbolos gráficos e símbolos literais. Veja a seguir o esquema com circuitos de manobra principais, representando uma ins- talação elétrica industrial. A V T1 - Transformador de alimentação Q1 - Disjuntor T2 - Transformador de medição para corrente T3 - Transformador de medição para tensão P1 - Amperímetro para medição de corrente P2 - Voltímetro para medição de tensão P3 - Equipamento para múltipla medição Q2 - Disjuntor para distribuição Q3 - Seccionador sob carga de distribuição F1,2,3 - Fusíveis para proteção na distribuição Q4 - Seccionador-fusível para manobra e proteção na distribuição F3,4,8 a F12,13,14 - Fusíveis retardados dos ramais de motores K1 e K5 - Contatores para manobra dos motores F18 a F21 - Relés de sobrecarga para proteção dos motores Q5 - seccionador para manobra direta da carga Q6 - Disjuntor de entrada para ramal de motor K6 - Contator de entrada para ramal de motor F15,16,17 - Fusíveis ultra-rapidos para proteção dos componentes eletrônicos de potência G1 - Partida suave (soft-starter) T1 T2 P1 T3 P2 P3Q1 Q2 K1 F18 M 3~ M 3~ M 3~ M 3~ F19 K2 K3 K4 K5 F20 /> /> Q6 K6 F21 G1 Q5 F3,4,5 F6,7,8 F9,10,11 F12,13,14 F15,16,17 Q3 Q4 F1,2,3 23 • Instalações Industriais Conforme o seu objetivo, os diagramas elétricos podem ser feitos de acordo com os modelos unifilar (visto acima) ou multifilar. O diagrama unifilar tem o objetivo de mostrar asinterligações entre equipamentos, mas sem detalhes quanto aos pontos de conexão exis- tentes nesses. Já o diagrama multifilar é um elemento que detalha todas as conexões de um determinado quadro, mostrando a que fase um circuito terminal ou um quadro subordinado está conectado. Ele possui basicamente as mesmas informações do diagrama unifilar, porém detalha mais um único quadro, elucidando possíveis dúvidas de instalação. Tanto o diagrama multifilar, como o unifilar foram estudados em Ins- talações Elétricas Prediais. Mas no presente caso, que é o de uma rede trifásica (L1,2,3), passaria a ser uma representação trifilar. Ou senão, no esquema de comando (veja a seguir, exemplo do circuito partida estrela- triângulo, no tópico Circuito de Comando), o de uma representação bifi- lar, pois nesse caso temos um circuito alimentado por dois condutores em forma monofásica ou bifásica. Existem algumas condições básicas que devem ser respeitadas ao reunir os componentes de um circuito. Veja quais são: • A entrada do sistema deve possuir a melhor qualidade de operação e proteção para atender com segurança as piores circunstâncias, como por exemplo, proteger os componentes contra a ação térmica e dinâ- mica da corrente de curto-circuito. • A estrutura do sistema é basicamente dada pela necessidade da divisão de cargas, assegurando uma elevada praticidade e confiabilidade ao sis- tema, bem como atender a certas imposições normalizadas, tal como no caso da partida de motores, com a inserção de métodos de partida para potências nas quais as normas o exigem. • Ao ser feita a montagem do circuito, devem-se observar os corretos métodos de instalação, bem como, na hora de aplicar carga, atender à orientação da respectiva norma de “aplicação de carga”, para não preju- dicar o seu desempenho futuro. • Semelhantemente ao item anterior, deve-se conhecer a metodologia de manutenção citada na norma do produto em questão, para assegu- rar uma vida útil a mais prolongada possível. Com isso, são minimizados investimentos futuros para manter o sistema funcionando, o que eleva a rentabilidade da instalação industrial alimentada por esse circuito. Os circuitos de manobra principais têm, normalmente associados a eles, os circuitos de comando, no qual estão ligados os componentes para mano- bra manual e automática e de proteção. Um desses circuitos está represen- tado na figura a seguir, e se trata do circuito de comando de uma partida estrela-triângulo, conforme estudado em Comandos Elétricos. 24 • Instalações Industriais Circuito de comando Exemplo: Partida estrela-triângulo } F21 F22 F23 F7 95 96 1 2 3 4 43 44 S2 S0 S1 K1 K6 K6 K2 K2 K3 K1 K1 H1 K3 K2 F21,F22,F23 - Fusíveis para proteção do circuito de comando T1 - Transformador para alimentação do comando F7 - COntator auxiliar (NF) do relé de sobrecarga S2 - Chave �m de curso de proteção do sistema de partida S0 e S1 - Botões de comando de impulso para liga e desliga K6 - Relé de tempo e contatos temporizados K1,K2,K3 - Bobinas dos contatores e contatos auxiliares H1 - Sinalizações do regime de operação 15 16 21 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 28 25 13 14 13 14 13 14 21 22 22 Agora que você aprendeu sobre os elementos da instalação, vai estudar a seguir sobre as grandezas elétricas. 25 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Grandezas elétricas Conhecer as grandezas elétricas - como por exemplo a corrente nominal e a corrente de curto-circuito - é importante, pois tais grandezas carac- terizam os equipamentos e dispositivos elétricos. São parâmetros, asso- ciados às curvas de cargas, que serão estudados na próxima unidade, utilizados para a correta seleção e aplicação de equipamentos e disposi- tivos de manobra e de proteção. O objetivo desta unidade é conceituar as grandezas elétricas relaciona- das aos equipamentos e aos dispositivos existentes em uma instalação elétrica. Vejamos: Corrente nominal Corrente elétrica nominal é a corrente elétrica, normalmente expressa em ampères (A) ou quiloampères (kA), que será observada (ou medida) em um determinado aparelho, quando este estiver operando adequa- damente. Este parâmetro é definido pelo fabricante do equipamento. Também é utilizada para expressar a capacidade máxima de um determinado apa- relho, sendo, portanto um limite de corrente elétrica que pode ser exi- gido do equipamento, sem que este seja danificado. Corrente de sobrecarga Corrente de sobrecarga num circuito é uma corrente superior à sua cor- rente nominal, mas inferior à verificada numa situação de curto-circuito. Normalmente os circuitos suportam sobrecargas, mas somente por um tempo determinado. A situação de sobrecarga é normal durante o arran- que dos motores, dada a sua constituição e o seu princípio de funciona- mento. Podem ainda surgir sobrecargas quando o motor fica sujeito a esforços superiores aos normais. Nestes casos a corrente toma valores anormais que produzem o aquecimento dos condutores. Se a situação se mantiver, pode haver deterioração dos isolamentos das bobinas que constituem o motor, conduzindo a curtos-circuitos entre condutores e à deterioração do motor. Por estas razões, é preciso limitar a duração das sobrecargas, de acordo com o valor da corrente. 26 • Instalações Industriais Corrente de curto-circuito É uma corrente muito elevada e muitas vezes superior à corrente limite nominal dos condutores, que é gerada por um curto circuito. Esta cor- rente pode ser originária da rede elétrica ou de algum equipamento elétrico com as fases cruzadas. Como consequência deste fenômeno é gerado um sobreaquecimento intenso no circuito, proporcionando o risco de incêndios e queima prematura de aparelhos elétricos. Corrente de partida Corrente de partida é a corrente elétrica demandada por uma máquina elétrica (motor) no intervalo de tempo denominado de partida, que vai desde o instante inicial em que a energia elétrica é conectada aos termi- nais da máquina elétrica - e então o seu rotor principia o movimento a partir da velocidade zero - até o instante final em que a plena velocidade correspondente é atingida pelo rotor. Sobrecorrente Corrente cujo valor excede o valor nominal. Lembrando que o valor nominal é a capacidade de condução de corrente, ou seja, uma sobre- corrente pode ser devido a uma sobrecarga ou a um curto-circuito. Pelo fato de serem fenômenos distintos, as formas de proteção também são distintas. Portanto, é importante não confundir tais termos. Capacidade de Interrupção A capacidade de interrupção de um disjuntor representa o valor máximo da corrente de curto-circuito que o fabricante assegura que o disjuntor pode suportar sem sofrer danos. Se tais valores forem superados na ocorrência de um curto -circuito, o respectivo disjuntor de proteção, ao invés de manter a integridade da instalação, poderá aumentar os danos físicos e, consequentemente, as despesas com o conserto dos estragos ocorridos. Resistência de contato É a resistência elétrica entre duas superfícies de contato unidas em con- dições específicas. Esse valor é muito importante, por exemplo, quando duas peças condutoras são colocadas em contato físico, passando a cor- rente elétrica de uma peça para a outra. É o que acontece entre o encaixe de fusíveis na base e a peça externa de contato do fusível, que não pode ser fabricada com materiais que venham a apresentar resistência de con- tato elevada. Você vai aprender sobre fusíveis na unidade dispositivos de proteção. 27 • Instalações Industriais Características do Componente / Equipamento quanto à grandeza elétrica Cada componente/equipamento que faz parte das instalações indus- triais tem gravadas, em sua parte externa, as grandezas principais que o caracterizam. Nos manuais ou catálogos técnicos dos equipamentos outros dados importantes também podem constar. São indicações bási- cas no caso de componentes elétricos. Veja alguns exemplos. • Tensão (elétrica)nominal (Un) e corrente (elétrica) nominal (In) • Frequência nominal (fn) • Potência presente no circuito a que se destina (Pn) • Eventualmente a corrente máxima de curto-circuito, no caso de disjun- tores (Icu / Ics) • Normas que se aplicam aos componentes, tanto as especificações quanto os métodos de ensaio. Você estudou mais um item importante desta apostila: grandezas elétri- cas. Você estudará na próxima unidade as cargas elétricas. 28 • Instalações Industriais 29 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Cargas Elétricas Nesta unidade você estará analisando as cargas elétricas. O termo “car- gas elétricas” refere-se aos receptores elétricos como, por exemplo, lâm- padas, motores elétricos, capacitores, entre outros O estudo das cargas elétricas é fundamental para a correta definição dos dispositivos de manobra de circuitos elétricos, como os contatores, por exemplo, que serão estudados na unidade 06. Os gráficos apresentados merecem atenção especial, bem como a cor- reta compreensão desses. Não siga adiante sem sanar as dúvidas que porventura forem surgindo. Atente para o conceito de cada tipo de carga. Tipos de cargas As cargas, elétricas (como as lâmpadas incandescentes) ou eletromecâ- nicas (motores, por exemplo), alimentadas por um circuito elétrico, apre- sentam características elétricas. Basicamente, temos três tipos de cargas. Uma sempre predomina em cada componente/equipamento, porém sem deixar de existir uma par- cela de outras formas de carga simultaneamente presentes. Elas são indutivas, resistivas ou capacitivas. Veja. Cargas indutivas São como a dos motores elétricos. Mas a presença de um certo efeito resistivo, manifestado pela existência das perdas joule, comprova que, ao lado dessa carga indutiva, encontramos, não sem importância, a carga resistiva. Cargas resistivas São como as encontradas em fornos elétricos e lâmpadas incandescen- tes. Se uma carga puramente resistiva é conectada ao sistema, a corrente e a tensão mudarão de polaridade em fase. Nesse caso o fator de potên- cia será unitário (1), e a energia elétrica flui numa mesma direção através do sistema em cada ciclo. 30 • Instalações Industriais Cargas capacitivas São como as encontradas nos capacitores, sem com isso excluir a pre- sença, em menor intensidade, de cargas indutivas ou resistivas nesse componente. Curvas de Cargas Uma curva de carga é a representação gráfica da evolução temporal do consumo de energia elétrica, em um determinado ponto da malha elé- trica. Normalmente, são exibidas segundo um horizonte diário e uma discretização de 15 minutos. A curva de carga de um transformador consolida a demanda de todos os consumidores por ele servidos, assim como das perdas decorrentes da distribuição da energia elétrica. Você vai aprender mais detalhadamente sobre cada uma das três formas de curvas de carga a seguir. Cargas indutivas Caracterizam-se por uma corrente de partida, algumas vezes maior que a nominal, que vai atenuando sua intensidade com o passar do tempo, conforme o motor vai elevando sua velocidade. Isso pode ser visto no gráfico a seguir que tem como unidade de medida no eixo dos tempos o segundo, e no eixo das correntes, o múltiplo da corrente nominal (x In). Carga Indutiva ( x/n ) 20 10 -10 -20 0 0,5 1,0 ( s ) Exemplo: Motor trifásico com rotor em curto-circuito Pico de corrente na ligação 8 ./n (cos φ = 0,35) Essa corrente maior é consequente da necessidade de uma potência maior no início do funcionamento do motor, para vencer as inércias mecânicas ligadas ao seu eixo, que em última análise são as apresen- tadas pela máquina mecânica que o motor deve movimentar. Uma vez vencida a inércia, o motor reduz a corrente e alcança o seu valor nominal (In). Devido à corrente de partida maior que a nominal, surgem perdas elé- tricas e flutuações na rede, que precisam ser controladas - lembrando que, para uma certa tensão de alimentação, a corrente é diretamente 31 • Instalações Industriais proporcional à potência . Os problemas citados são aceitáveis para car- gas indutivas de pequeno valor, exigindo, porém, medidas de redução da potência envolvida para cargas de valor mais elevado. Nesse sentido, na área da baixa tensão, cujos circuitos devem atender à norma NBR 5410/1997, encontramos no seu circuito a determinação de que somente para potências motoras até 3,7 kW (5 cv) inclusive, a ligação dessa carga indutiva pode ser feita diretamente, sem a redução supra- mencionada. Acima dessa potência, o primeiro passo é a consulta à concessionária de energia, no local da instalação desse motor, sobre o limite até o qual é permitida a partida direta - a plena tensão - pois esse valor depende das condições de carga em que a rede de alimentação se encontra. É impor- tante não esquecer esse detalhe na hora de definir o circuito de alimen- tação de uma carga motora, sob pena de fazer um projeto errado. Cargas resistivas Pela análise da curva de carga nota-se claramente que a relação tempo x corrente evolui de um modo totalmente diferente. De um lado, no eixo dos tempos, a escala é de milisegundos, demonstrando que a duração de um pico inicial de corrente é muitíssimo menor e consequentemente menores os efeitos daí resultantes - como é o caso do aquecimento - , enquanto que no eixo da corrente, continua ser o múltiplo da corrente nominal ( x In ). Por outro lado, é bem maior o pico de corrente, que chega a valores da ordem de 20 vezes o valor nominal. Mas no seu todo, o produto corrente x tempo se apresenta bem menos crítico do que no caso das cargas indu- tivas, o que vai ter uma influência no valor da grandeza de manobra dos dispositivos. Assim, como podemos observar nas informações relativas à capacidade de manobra de contatores, o valor numérico da corrente Ie / AC-1 de um dado contator é sensivelmente maior do que perante cargas motoras (Ie / AC-2 e AC-3), conforme ilustração a seguir. Carga resistiva (x/n) 30 20 20 (ms) 10 10 -10 0 Exemplo: Resistência para aquecimento Pico de corrente na ligação 20 ./n (em poucos milisegundos) 32 • Instalações Industriais Cargas capacitivas Na carga capacitiva você vai encontrar sobre eixos de coordenadas refe- rências de tempo e corrente similares ao caso anterior, alguns picos de sobrecorrente mais críticos, porém de curta duração. Portanto, o efeito de aquecimento e o dinâmico sobre os componentes do dispositivo é de importância, com um pico de 60 x In, o que pode comprometer uma manobra nessa etapa de carga. Por essa razão, dispo- sitivos de manobra para capacitores precisam ser de tipo especial ou o usuário deve consultar o fabricante sobre qual o dispositivo de manobra a ser usado. A seguir estão representadas nas figuras as referidas curvas de cargas. Carga capacitiva (X/n) 60 40 20 20 (ms) -10 100 -20 Exemplo: Banco de capacitores Pico de corrente na ligação (muito elevado) 60 ./n (Os contatores básicos devem ser adaptados a manobra de capacitores, diminuindo o efeito de pico através de resistência ou indutâncias ligadas em série). Definição da capacidade de manobra em função da carga Em relação à análise das curvas de carga, você viu que, cargas de natu- reza diferentes (resistivas, indutivas, capacitivas) levam a capacidades de manobra também diferentes. Assim, justifica-se que, perante cargas indutivas - que se caracterizam por correntes de partida bem mais elevadas que as nominais - os disposi- tivos de manobra (usualmente contatores) apresentam uma capacidade de manobra menor do que a encontrada perante cargas resistivas. Portanto, a capacidade de manobra de um contator depende do tipo de carga que é ligado. Além desse aspecto, cargas permanentemente ligadas conferem ao dispositivo, uma capacidade de manobra mais ele- vada do que a disponível, se as manobras obedecerem a um regime de serviço não contínuo ou intermitente. São, assim, duas as variáveis que devem ser conhecidase que definem a capacidade de manobra de um dado contator: o tipo de carga e o regime de serviço. Tais fatos são levados em consideração pela norma IEC 60947 ao criar 33 • Instalações Industriais uma caracterização da capacidade de manobra: a categoria de emprego ou de utilização. Essa categoria é definida separadamente para redes de corrente alter- nada (AC) e para corrente contínua (DC), aplicada em contatores de potência, auxiliares e seccionadores. Observe que as abreviaturas vêm da língua inglesa, que é a língua técnica internacionalmente utilizada. Na unidade 05, a seguir, você vai estudar sobre os dispositivos de prote- ção e, em seguida, na unidade 06, dispositivos de manobra como, por exemplo, os contatores aqui mencionados. 34 • Instalações Industriais 35 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Dispositivos de proteção São dispositivos destinados à proteção da instalação elétrica contra correntes de sobrecarga e curto-circuito. Os tipos de dispositivos de proteção utilizados nas instalações elétricas industriais são: Fusíveis, Disjuntores e Relés. Veja a seguir. Fusíveis Fusível é um elemento de proteção que deve atuar em caso de curto- circuito. Os fusíveis utilizados na proteção de circuitos com motores são do tipo retardado (tipo g), porque a fusão do elo não ocorre instantane- amente após ser ultrapassada a corrente nominal do fusível, podendo nem queimar, dependendo da duração e do valor atingido. Isso é para que o elo não rompa com o pico de partida dos motores. Quando o valor de corrente ultrapassa em cerca de 10 vezes ou mais a capacidade nominal do fusível, a atuação é praticamente instantânea. Atenção: Nunca se deve substituir um fusível sob carga (corrente), pois o arco elétrico provocado pode machucar e causar sérios danos. Fusível Diazed Diazed é o modelo de fusível utilizado em instalações industriais nos cir- cuitos com motores. É do tipo retardado e fabricado para correntes de 2 a 100 A. O conjunto de proteção Diazed é formado por: tampa, anel de prote- ção – ou, alternativamente, cobertura de proteção –, fusível, parafuso de ajuste e base unipolar ou tripolar (com fixação rápida ou por parafusos). O fusível possui, na extremidade, um indicador que tem a cor correspon- dente à sua corrente nominal, que é a mesma cor do parafuso de ajuste. O indicador desprende-se em caso de queima, podendo ser visto pelo visor da tampa. Seu interior é preenchido com uma areia especial, de quartzo, que extingue o arco voltaico em caso de fusão. O parafuso de ajuste tem a função de não permitir a substituição do fusí- vel por outro de maior valor, já que o diâmetro da extremidade que fica em contato com este é diferente para cada corrente (exceção para 2, 4 e 6 A, quando o parafuso tem a mesma bitola, embora diferenciado nas cores). A fixação deste parafuso é feita com uma chave especial chamada de chave para parafuso de ajuste (ou chave rapa). 36 • Instalações Industriais Na base, a conexão do fio fase deve ser no parafuso central, evitando que a parte roscada fique energizada quando sem fusível. Tabela- Código de cores dos fusíveis Diazed Corrente nominal( A) Código de cor Base 25 2 4 6 10 16 20 25 Rosa marron verde vermelho cinza azul amarelo Base 63 35 50 63 preto branco cobre Base 100 80 100 prata vermelho Fonte: SIEMENS. Compilado para manobra e proteção Figura- Componentes de um conjunto de segurança Diazed tampa base Fonte : SIEMENS. Compilado para manobra e proteção. Figura - Componentes de um conjumto de segurança Diazed cobertura de proteçao anel de proteçao fusível parafuso de ajuste chave rapa Fusível NH O fusível NH é usado nos mesmos casos do Diazed, porém é fabricado de 6 a 1.250 A. O conjunto é formado por fusível e base. A colocação e/ ou retirada do fusível é feita com o punho saca-fusível. Existe nele um sinalizador de estado (bom/queimado), porém não em cores diferentes, como no Diazed. Fonte: SIEMENS. Compilado para manobra e proteção Figura- Componentes de um conjunto de segurança NH 37 • Instalações Industriais fusível Fonte: SIEMENS. compolado para manobra e proteção Figura - Componentes de um conjunto de segurança NH base NH punho Como dimensionar um fusível? Para determinar o fusível de um circuito que terá um motor elétrico, deve-se conhecer a corrente nominal (In) do motor, a corrente de partida (Ip/In) e o tempo que o motor leva para acelerar totalmente. Com base nisso, consulta-se o gráfico tempo X corrente fornecido pelo fabricante de fusíveis, como na figura a seguir. 500 400 200 100 50 40 20 10 8 4 2 1 2 8 10 20 40 60 80 100 200 400 800 900 1000 2000 4000 40 20 10 8 4 2 1 30 20 10 8 4 2 1 2 1 38 • Instalações Industriais Fonte: SIEMENS. compolado para manobra e proteção. Figura - Curva característica tempo/corrente: fusíveis Diazed Essa figura apresenta as chamadas curvas características que informam como o fusível vai atuar, ou seja, qual o tempo de que precisará para interromper uma dada corrente anormal. O elemento fusível, para que possa funcionar de forma satisfatória, ou seja, para desempenhar sua ação de interrupção no tempo certo, deve ser fabricado de um metal que permita a sua calibragem em relação à corrente com alta precisão. Para tanto, o metal deve ser homogêneo, de elevada pureza e de dureza apropriada. O material usado para esta fina- lidade na área de fusíveis de potência é o cobre. Os fusíveis de efeito retardado mais comumente usados - NH e Diazed Retardado, vistos anteriormente - devem ser instalados no ponto inicial do circuito a ser protegido. É indispensável que os locais sejam arejados, para que a temperatura se conserve igual a do ambiente. Além disso, esses locais devem ser de fácil acesso, de forma a facilitar a inspeção e a manutenção. A instalação deve ser feita de tal modo que o operador tenha um manejo seguro, sem perigo de choque. Dentro do corpo dos fusíveis usados em instalações industriais existe uma espécie de areia que tem por função extinguir a chama proveniente da fusão do elemento fusível. Veja a seguir as figuras explodidas dos fusíveis Diazed e NH, indicando seus componentes: 1 2 3 4 5 Diazed 1 - Contato superior 2 - Elo Fusível 3 - Corpo Cerâmico 4 - Areia de quartzo 5 - Contato inferior 39 • Instalações Industriais 1 2 3 4 5 6 7 NH 1 - Contatos e fusível e base 2 - Elo Fusível 3 - Corpo cerâmico 4 - Areia de quartzo 5 - Indicador de estado 6 - Terminal de conexão 7 - Base Importante: Existem fusíveis de atuação rápida que não são indicados para proteção de motores. Alguns são fisicamente idênticos aos fusí- veis Diazed® e NH, mas não podem ser utilizados, pois queimarão no momento da partida. O contrário também deve ser observado: não ins- talar fusíveis retardados em equipamentos que exijam fusíveis rápidos. Relés Relé é um dispositivo que pode ser eletromecânico ou não, com inúme- ras aplicações possíveis em comutação de contatos elétricos. É utilizado para ligar ou desligar dispositivos. Se o Relé for eletromecânico, a comu- tação será realizada alimentando-se a bobina do mesmo. A seguir, veja tipos de relés utilizados para a proteção de motores elétri- cos. Relé Térmico de Sobrecarga É um componente utilizado para proteger os motores elétricos de sobre- cargas. Mas... O que é uma sobrecarga? A sobrecarga é uma situação que leva a um sobreaquecimento por joule. Os materiais utilizados na instalação somente o suportam até um deter- minado valor e por tempo limitado. As sobrecargas são originadas por rotor do motor bloqueado, partida prolongada do motor e falta de fase, por exemplo. Imagine um fio isolado em PVC cuja especificação técnica define, dentre outros itens, uma temperatura admissível perante uma sobrecarga de 100° C e temperatura de 70°C permanentemente admissível no isolante. Se essesvalores forem ultrapassados, o seu material isolante vai se dete- riorar. Aí está a função do relé de sobrecarga: atuar antes que esses limi- tes de deterioração sejam atingidos, garantindo uma apropriada vida útil dos componentes do circuito. 40 • Instalações Industriais Existem basicamente dois tipos: Bimetálico e Eletrônico. Relé Bimetálicos Os relés bimetálicos possuem três elementos pelos quais passa a cor- rente do motor. Quando é excedido o limite de corrente, ocorre o cur- vamento dos elementos bimetálicos por efeito Joule e isso faz com que seja acionado um contato auxiliar que comuta de posição, motivo pelo qual os relés térmicos devem ser usados com contatores ou componen- tes de acionamento semelhante. Cada relé térmico de sobrecarga é fabricado para uma faixa de corrente, sendo necessária sua regulagem, conforme a carga acionada. Os relés térmicos têm características de ação retardada, suportando, sem proble- mas, os picos de corrente da partida dos motores elétricos. Após atua- rem, é necessário fazer o rearme do relé. A maioria desses componentes possui sinalizador de armado/desarmado. 97 98 F1 96 95 M 3~ R S T L1 L2 B1 F1 K1 98 96 9597 PE Figura - Instalação do relé térmico de sobrecarga 41 • Instalações Industriais Veja a seguir a construção do relé de sobrecarga e o desenho em corte: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 L1 L1 96 959897 L2T1 T2 L3 T3 T1 T2 T3 L2 L3 1 2 3 4 5 6 7 Desenho em corte Relé de sobrecarga bimetálico Princípio construtivo Para reame Automático Para reame manual 1 - Botão de rearme 2 - Contatos auxiliares 3 - Botão de teste 4 - Lâmina bimetálica auxiliar 5 - Cursor de arraste 6 - Lâmina buimetálica principal 7 - Ajuste de corrente 1 - Botão de teste (vermelho) 2 - Botão de rearme (azul) 3 - Indicador de sobrecarga (verde) 4 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF 5 - Dial de ajuste da corrente 6 - Lâmina bimétrica auxiliar 7 - Cursores de arraste e alavanca 8 - Lâmina bimétrica principal 9 - Elemento de aquecimentoRelé Eletrônico Conforme visto anteriormente, o relé de sobrecarga bimetálico atua perante os efeitos térmicos da corrente elétrica. Mas... Podem ocorrer situações em que ocorram sobreaquecimentos prejudiciais a uma carga, que não são consequência de um excesso de corrente elétrica? Pode sim! É o que acontece, por exemplo, quando um motor elétrico tem suas aber- turas dos radiadores de calor entupidos, o que diminui sensivelmente a troca de calor, e o relé de sobrecarga bimetálico não registra o calor daí gerado. É preciso então controlar a temperatura, seja ela oriunda de qualquer origem. Para atender a essa condição, usa-se um relé de sobrecarga ele- trônico, pois este permite sensoriar a temperatura no ponto mais quente da máquina, através de um termistor, que por sua vez aciona o relé de sobrecarga eletrônico. Os relés térmicos eletrônicos são instalados da mesma maneira que os bimetálicos, porém através de TCs (transformadores de corrente) fazem 42 • Instalações Industriais a leitura da corrente, tendo esses valores monitorados por um circuito eletrônico. Se os limites forem ultrapassados, o circuito comuta o con- tato auxiliar. 1 5 6 7 8 2 3 4 9 10 12 11 Ready A1 A2 T1 T2/C1C2 Y1 Y2 Gnd Fault Overload Test/ Reset NF 95 96 97 98 05 5 10 15 20 25 25 30 30 40 50 60 70 80 90 A 100 06 07 08 NFNA NA Class 3RB12 1 - Sinalização pronto para operar (LED verde) 2 - Sinalização disparo por corrente de fuga (LED Vermelho) 3 - Sinalização disparo por sobrecarga ou pelos termistores (LED Vermelho) 4 - Rearme e teste 5 - Ligação para tensão de comando 6 - Ligação para temistores 7 - Ligação para corrente de fuga pelo transformador de corrente 3UL22 8 - Ligação para rearme à distância ou automático 9 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF para sobrecarga ou termistores 10 - Contatos auxiliares 1NA + 1NF para correntes de fuga 11 - Ajuste de corrente 12 - Ajuste de classe de disparo Relé de sobrecarga eletrônico 3RB12 Relé Falta de Fase Este relé é um componente eletroeletrônico que monitora um circuito elétrico, verificando a presença ou não das três fases. Ele desliga o cir- cuito caso isso ocorra, evitando que a máquina funcione com falta. Alguns modelos verificam também a presença do neutro, sendo então chamados de relé falta de fase e neutro. A ligação desses componentes exige um circuito apropriado com dis- positivos de controle à distância integrado (contator, por exemplo), pois a atuação ocorre com a modificação da posição de um contato auxiliar, que então deve atuar em um circuito de comando. Normalmente o contato que deve ser conectado em série ao circuito é o contato NA (normalmente aberto), pois fecha assim que recebe os con- dutores energizados da rede elétrica. R S T (N) L2 L1 Figura - Esquema básico para a ligação de u relé falta de fase ao circuito de força FF(N) 43 • Instalações Industriais Disjuntores O disjuntor é um dispositivo capaz de manobrar o circuito nas condições mais críticas de funcionamento, ou seja, nas condições de curto-circuito. Eles podem ser monopolares, bipolares, tripolares, conforme o número de fases a proteger: uma, duas ou três, respectivamente. Então o disjuntor, além de ser um dispositivo de proteção, é também um dispositivo de manobra? Exatamente! A principal característica de um disjuntor é a capacidade de se rearmar manualmente após atuação. Não é o caso do fusível, que fica inutilizado depois de proteger a instalação. O disjuntor interrompe a corrente em uma instalação elétrica, antes que os efeitos dessa corrente possam se tornar perigosos às próprias insta- lações. Por esse motivo, ele serve tanto como dispositivo de manobra, como de proteção de circuitos elétricos. Sua manobra também pode ocorrer pela ação de relés de sobrecarga e de curto-circuito. Nesse caso, os relés não desligam o circuito: eles apenas induzem ao desligamento, atuando sobre o mecanismo de molas, que aciona os contatos princi- pais. Segue abaixo a representação dos componentes de um disjuntor tripo- lar. Conforme pode ser visto na representação, cada fase do disjuntor tem em série, as peças de contato e os dois relés. /> U< /> /> 1 34 5 2 1 - Contatos principais 2 - Relés de sobrecorrentes de sobrecarga e de curto-circuito 3 - Contatos auxiliares 4 - Relé de substensão 5 - Relé de desligamento à distância Os valores nominais do disjuntor são gravados externamente na sua carcaça. Esses valores são obtidos segundo as normas de ensaio que se aplicam ao dispositivo, na forma individual, ou seja, uma unidade de disjuntor unipolar ou multipolar é ensaiada, perante condições de tem- peratura e altitude estabelecidas em norma. Você já ouviu falar em disjuntor motor? O disjuntor motor é utilizado para conduzir ou interromper um circuito sob condições normais, assim como interromper correntes sob condi- 44 • Instalações Industriais ções anormais do circuito (curto-circuito, sobrecarga e queda de ten- são). Nesses disjuntores a corrente é ajustada no valor exato do motor. O acionamento desses componentes é manual, através de botões ou alavanca. Alguns dispositivos auxiliares podem ser acoplados a esses disjuntores para atender a finalidades específicas. Exemplos: - Bloco de contatos auxiliares usado para sinalização (elétrica ou sonora), intertravamento, entre outros. - Bobina de impulso, usada para desligamento a distância , entre outros. - Bobina de subtensão, usada para desligamento à distância, proteção de quedas de tensão e outros. Veja a seguir: dispositivos de manobra de circuitos elétricos. 45 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Dispositivos de manobra Nesta unidade você aprenderá sobre dispositivo de manobra, que é um dispositivo destinado a estabelecer ou interromper corrente, em um ou mais circuitos elétricos. Seccionadores O seccionador ou chave seccionadoraé um dispositivo de manobra mecânico que tem a função de estabelecer ou interromper a corrente num circuito. Um seccionador-fusível é uma combinação de um seccionador com os fusíveis, localizados na posição dos contatos móveis do seccionador. Veja sua representação gráfica e construtiva: 3NP4 Para pequenas cargas, como é o caso de oficinas e determinadas condi- ções de operação dentro de um sistema elétrico, há por vezes necessi- dade de um dispositivo que opere eventualmente cargas de pequeno valor. Para esses casos, é possível utilizar o seccionador sob carga, que não é mais do que um convencional, com uma estrutura de contatos e câmaras de extinção, de características também limitadas a tais usos. 46 • Instalações Industriais Seccionador sob carga Representação grá�ca Representação Construutiva S32 S37 As chaves seccionadoras são fornecidas para trabalhar em circuitos de corrente contínua e alternada, sendo sua escolha realizada em função da corrente nominal da carga. Dependendo do seu acionamento, as chaves seccionadoras podem ser do tipo rotativas ou acionadas por alavanca. Rotativas São chaves acionadas pelo movimento rotativo geralmente por botões giratórios. A figura a seguir mostra uma chave seccionadora do tipo rotativa. As chaves seccionadoras rotativas podem se apresentar de duas manei- ras: Individual e em conjunto. Individual A figura a seguir mostra a chave seccionadora com apresentação tipo “individual”, para montagem em quadros de comando e, nesse caso, podem ser fixadas pela base ou pelo topo. 47 • Instalações Industriais Em conjunto Veja a seguir a apresentação da chave seccionadora do tipo “em con- junto”, construída em caixas (cofres) para montagem exposta e também dotada de dispositivos de segurança (fusíveis). Por alavanca Quanto às chaves acionadas por alavanca, a diferença está justamente no seu acionamento que, ao invés de ser rotativo, é realizado através de uma ação na alavanca, fazendo um movimento vertical. Chave Reversora Tripolar Manual Esse tipo de chave é bastante empregado para o comando de motores de pequena e média potência. Os contatos da chave reversora tripolar manual podem se apresentar a 48 • Instalações Industriais seco, para baixos valores de corrente, ou imersos em óleo para correntes mais elevadas. O óleo utilizado nessas chaves é do tipo mineral e tem por finalidade aumentar a vida útil dos contatos da chave. Para melhor fixar o aprendizado sobre chave reversora tripolar manual, veja sua classificação quanto a: Emprego São dispositivos de comando, utilizados para se fazer a partida e inver- são no sentido de rotação de motores trifásicos. Normalmente, essas chaves são utilizadas no comando de motores com potências até 5cv para circuitos de alimentação em 220 / 127V e até 7,5cv, para circuitos de alimentação em 380 / 220V. Funcionamento As chaves reversoras tripolar manual, possuem seis jogos de contatos que fecham e abrem através do acionamento do manípulo. Quando o manípulo é acionado, os contatos devem ser fechados ou abertos simultaneamente. Estas chaves devem apresentar uma boa pressão de contato para impe- dir a danificação ou a soldagem dos mesmos. Os contatos estão inseridos no corpo da chave, que geralmente é fabri- cado em baquelite ou resina fenólica. Estes contatos podem ser do tipo de pressão ou do tipo deslizante. Ligação As chaves reversoras tripolares manuais possuem seis bornes de cone- xão de condutores, em que três deles serão para a entrada dos condu- tores fase e os outros três, de conexão dos condutores provenientes do motor. Normalmente, os bornes destinados à ligação dos condutores fase, são identificados pela cor vermelha. Especificação Elas são especificadas de acordo com a intensidade de corrente a ser interrompida e a tensão nominal da rede. Essas chaves são fabricadas para tensões até 500V e intensidades de corrente até 60A. EMPREGO FUNCIONAMENTO LIGAÇÃO ESPECIFICAÇÃO 49 • Instalações Industriais Veja a seguir, o esquema multifilar de um motor trifásico comandado por chave reversora tripolar manual. M 3~ T1 M S T E O D T2 T3 SECCIONADORA TRIPOLAR CHAVE REVERSORA TRIPOLAR MANUAL FUSÍVEL MOTOR TRIFÁSICO Simboligia multi�liar M 3 ~ O esquema unifilar de motor trifásico, comandado por chave reversora manual, fica assim representado. M 3 ~ 50 • Instalações Industriais Botões de Comando São dispositivos com a finalidade de interromper ou estabelecer momen- taneamente, por pulso, um circuito de comando, para iniciar, interrom- per ou continuar um processo de automação. B 0 B 0 1 2 1 2 3 4 3 4 1B 1BB Simbologia Os botões de comando são compostos, basicamente, por um elemento frontal de comando (cabeçote) e um bloco de contatos. Os botões de comando são fabricados segundo um código internacio- nal de cores, o que facilita a identificação do regime de funcionamento das máquinas comandadas pelos mesmos. O quadro a seguir mostra as cores e a indicação de suas funções. 51 • Instalações Industriais Cor padronizada Regime de funcionamento Vermelho Parar-desligar Parada de emergência Verde ou preto Acionamento. Início do ciclo de operação de máquina. Amarelo Atenção,cuidado. Partida de retrocesso fora das condi- ções normais de operação. Partida de um movimento para evi- tar condições de perigo. Branco ou azul claro Qualquer função para a qual as cores mencinadas não têm validade. Informações especiais Atualmente, os botões de comando são fabricados de forma que pode- mos inserir mais blocos de contatos NA e NF, de acordo com as necessi- dades do circuito. Os blocos de contatos são acessórios disponíveis no mercado de componentes elétricos. Vimos em Comandos Elétricos que as chamadas botoeiras são botões de comando bastante utilizados para acionamentos de motores elétricos. Recorde! Botoeira é um elemento de comutação acionado manualmente com reposição automática após a retirada da força de acionamento, com uma posição de repouso. Veja a seguir a figura de uma botoeira com os con- tatos NA e NF. Botão Bornes (abridor) Bornes (fechador) Elementos de contato Chave auxiliar tipo fim de curso Chave que opera em função de posições predeterminadas, atingidas por uma ou mais partes móveis do equipamento controlado (NBR 5459). 52 • Instalações Industriais 11 12 DISPOSITIVO DE ATAQUE Simbologia BORNES BORNES BORNESBORNES SENTIDO DE DESLOCAMENTO DO COMANDO, QUANDO A FORÇA EXTERNA CESSAR ACOPLAMENTO MECÂNICO CONTATO NF. CONTATO NA. 23 24 12 24 11 23 23 24 11 12 e As chaves fim de curso admitem uma grande variedade de contatos NA e NF, de acordo com o sistema de acionamento elétrico. Contator São dispositivos de manobra mecânicos, acionados eletromagnetica- mente, operados à distância com força de retrocesso. Construídos para uma elevada frequência de operações e cujo arco é extinto no ar. 53 • Instalações Industriais 1 3 5 13 21 33 2 4 6 14 22 34 A Simbologia 1 A2 2 NA + 1 NF Os contatores são usados para manobra de circuitos auxiliares de vários tipos, execução de motores e outras cargas, tanto de corrente contínua como alternada. De acordo com as características elétricas e as condições de serviço, os contatores podem ser classificados em: contatores tripolares de potên- cia e contatores auxiliares. Contator tripolar de potência destina-se a efetuar o acionamento de diversos tipos de cargas das instalações industriais, como motores elétri- cos, capacitores, resistências de aquecimento, entre outros. O acionamento do contator é feito através de uma bobina eletromag- nética pertencente ao circuito de comando. Essa bobina é energizada e desenergizada normalmente através de uma botoeira liga-desliga. Construção Existem contatores de tamanhos diferentes, cada um com suas particu- laridades construtivas. Porém, quanto aos componentes e aoprincípio de funcionamento, são todos similares ao desenho explodido de um contator de potência que segue, e cujos componentes estão novamente representados na ilustração de uma peça em corte na página seguinte. 54 • Instalações Industriais 1 2 5 7 8 9 10 3 4 6 1 CONTATO FIXO 2 CONTATO MÓVEL 3 CÂMERA DE EXTINÇÃO 4 TERMINAIS DE CONEXÃO 5 CARCAÇA 6 BLOCO DE CONTATOS AUXILIARES 7 SUPORTE DE CONTATOS MÓVEIS 8 NÚCLEO MÓVEL 9 BOBINA 10 NÚCLEO FIXO Contator de potência Peça em corte Análise e substituição dos contatos de contadores. Contato normal de uso Contato desgastado 2 3 4 5 6 7 1 1 - Teminais de conexão 2 - Câmera de extinção de arco 3 - Contatos de potência 4 - Bobina 5 - Sstema magnético (núcleo móvel) 6 - Contatos auxiliares 7 - Elemento de bloqueio quando retirada a câmera de extinção de arco 55 • Instalações Industriais Funcionamento Quando a bobina do contator é alimentada por um dispositivo de comando (botoeiras, fins de curso e outros), cria-se um campo magné- tico no núcleo fixo, que atrai o núcleo móvel. Estando os contatos móveis acoplados mecanicamente ao núcleo móvel, deslocam-se ao encontro dos contatos fixos, fechando o circuito. Para desligamento dos contatores, interrompe-se a alimentação da bobina, desaparecendo, então, o campo magnético, provocando por molas o retorno do núcleo móvel e separando assim os contatos que automaticamente desligam o circuito. 1 NÚCLEO FIXO 2 BOBINA 3 NÚCLEO MÓVEL 4 CONTATO FÍXO 5 CONTATO MÓVEL 6 CÂMERA DE EXTINÇÃO CONTATOR 3TF56 2 1 3 4 5 6 Características - Podem possuir contatos principais e auxiliares. - Maior robustez de construção. - Facilidade de associação a relés. - Tamanho físico de acordo com a potência da carga. - Potência da bobina do eletroímã varia de acordo com o tipo de contator. - Câmara de extinção de arco, geralmente. - Possibilidade de inserção de blocos de contatos auxiliares fornecidos pelo fabricante. Os dados básicos de escolha de um contator são a sua tensão nominal (Un) e a frequência nominal ( fn ) , para as quais também a bobina eletro- magnética do contator precisa ser adequada. 56 • Instalações Industriais Deve-se conhecer também em que condições de carga o contator é ligado, para determinar o número de contatos auxiliares necessários para intertravamento, bloqueio, comandos auxiliares e outros, definindo-se assim o número de contatos normalmente fechados ( NF ) e os normal- mente abertos ( NA ). Um detalhe muito importante também é saber se a carga é predomi- nantemente resistiva, capacitiva ou indutiva. Isso porque as respectivas curvas de carga são acentuadamente diferentes, conforme vimos na unidade I. No caso de carga capacitiva, as condições bastante críticas na ligação recomendam o uso de contatores específicos para tal carga. Uma consulta ao fabricante talvez se faça necessário. Mais um aspecto a considerar na escolha do contator é a definição da sua categoria de emprego. Esta determina as condições de ligação e inter- rupção da corrente nominal de serviço e tensão nominal de serviço cor- respondente, para utilização normal do contator nos mais diversos tipos de aplicação para CA e CC. Veja a tabela a seguir. Corrente alternada AC - 1 Cagas resistivas ou pouco indutivas AC - 2 Manobra de motores com anéis coletores, freio por contracorrente, reversão AC -3 Manobra de motores com totor gaiola, desligamento em regime. AC- 4 Manobra de motores com rotor gaiola,serviço, intermi- tente, pulsatório e reversão a plena marcha. Corrente contínua DC -1 Cargas resistivas ou pouco indutivas DC - 2 Motores em derivação , desligamento em regime DC - 3 Motores em derivação, freio por contracorrente, reversão. DC -4 Motores com excitação série, desligamento em regime. DC -5 Motores com excitação série, freio por contracorrente, reversão 57 • Instalações Industriais Durabilidade ou vida útil A durabilidade dos contatos dos contatores, em meses e anos, pode ser estimada a partir de condições de aplicação especificadas por meio de um monograma. No entanto, os contatos devem ser inspecionados regularmente, porque sua vida útil, por diversos motivos, poderá ser maior ou menor do que a teoricamente esperada. Tais motivos podem ser não apenas tolerância de cargas elétricas, mas igualmente o fato de que, muitas vezes, é impossível prever todas as condições de serviço que determinam a durabilidade dos contatos. Ins- peções podem ser feitas nos intervalos de funcionamento. Elas contri- buem para a confiabilidade de uma instalação e evitam interrupções durante o serviço. Por outro lado, é necessária uma inspeção visual após uma perturbação, como um curto-circuito. Note-se que, segundo as nor- mas, é possível, após um curto-circuito, que os contatos de um contator venham a fundir-se. Na inspeção visual, deve-se saber avaliar a necessidade de reposição dos contatos. É supérfluo, por exemplo, substituí-los porque se tornaram ásperos e chamuscados devido aos arcos voltaicos. Essas ocorrências são perfeitamente normais e não interferem no seu funcionamento. Se um jogo de contatos ainda pode ser utilizado ou não, depende pratica- mente só do volume de material remanescente nas pastilhas de contato. Quando não for possível a inspeção visual, por impossibilidade de desa- tivar o sistema, sugere-se o acompanhamento da evolução da tempe- ratura de cada contato (polo) mediante os terminais de conexão do contator. Constatada a evolução diferenciada muito rápida de temperatura, desati- var o sistema e verificar visualmente a situação dos contatos do contator. Ainda na atividade de manutenção, é importante localizar qualquer defeito que esteja acontecendo durante o ciclo de trabalho. Assim, por exemplo, seja pelas condições da rede de alimentação, seja por defeito dos componentes, podem ocorrer certos problemas, cujas causas mais frequentes estão exemplificadas a seguir. 58 • Instalações Industriais Defeitos Ruídos de vibração -Perda acelerada da massa dos contatos - Destruição dos contatos - Destruição da bobina(1min) • Soldagem leve (separável) - Área de brilho fosco Perda de massa com deformações do contato --Áreas fundidas Soldagem intensa( inseparável) •• Perda acelerada da massa dos contatos Destruião das partes adjacentes aos contatos • Destruiçãodas partes adjacentes aos contatos Soldagem intensa (não separá- vel) • Soldagem leve (separável) - Área de brilho fosco Destruição das parste adjacen- tes aos contato • Perda de massa com pingos de derretimento Destruição das partes adjacen- tes aos contatos Causa • Sub- tensão no comando - Transformador de comando sub- dimen- siondo - Tensão de comando derivada da potência - Falha de conexão e condução- • Capacidade de ligação e condução • Capacidade de interupção • Durabilidade de elétrica •Frequência de manobras • Curto- circuito 59 • Instalações Industriais Garantias de bom desempenho A seguir estão algumas recomendações para garantir um bom desem- penho do contator: • Acompanhar o estado dos contatos através do cálculo da durabilidade e registrar desligamentos por anormalidades, que certamente vão redu- zir a vida útil. • Instalar os relés de proteção contra sobrecarga e os fusíveis máximos, de acordo com o especificado no catálogo do fabricante. • Avaliar as consequências de um curto-circuito (o contator não desliga, mas vai conduzir a corrente de curto-circuito por tempo limitado ) pre- sente no circuito. • Controlar as condições de aquecimento das peças de contato. Elas podem ser danificadas por essa temperatura alta, sempre proveniente de condições anormais de utilização. • Praticar o uso de peças de reposição originais do próprio fabricante do contator. A seguir , veja o acionamento de motores elétricos. 60 • Instalações Industriais 61 • Instalações Industriais Achou importante? Faça aqui suas anotações. Acionamentos de motores elétricos As maneiras de ligar um motor são basicamentedivididas em dois gru- pos: partida direta e partida indireta. Já as formas de comandar os moto- res são variadas e não existe um esquema definido, somente padrões (normas) de instalação. Vimos em Comandos elétricos os circuitos para partida de motores elétricos monofásicos e trifásicos. Agora, você vai rever os sistemas de partida de motores trifásicos com algumas informações adicionais e também será dado um breve enfoque em soft-starter, inversor de frequência e CLP abordados com maiores deta- lhes em automação industrial, dada a importância desses dispositivos. Partida direta Partida direta é o método de acionamento de motores de corrente alter- nada, na qual o motor é conectado diretamente à rede elétrica, ou seja, ela se dá quando aplicamos a tensão nominal sobre os enrolamentos do estator do motor, de maneira direta. Nesse tipo de partida, a corrente de pico (Ip) pode variar de 4 a 12 vezes a corrente nominal do motor, sendo a forma mais simples de partir um motor. Comumente, a vantagem principal é o custo, pois não é necessá- rio nenhum outro dispositivo de suporte que auxilie a suavizar as ampli- tudes de corrente durante a partida. Veja os circuitos de força e comando de uma partida direta automática de um motor trifásico. M 3~ 2 4 6 1 3 5 2 4 6 F4 K1 1 3 5 A B C F1 F2 F3 Força Comando F5 F4 B0 B1 K1 K1 95 96 1 2 3 13 4 14 A1 A2 62 • Instalações Industriais A seguir estão os circuitos para partida automática com reversão no sen- tido de rotação do motor trifásico. A A F1 F2 F3 F5 F4 B0 B1 B2 O F4 B C 1 3 5 2 4 6 1 3 5 2 4 6 K1 K1 K1 K1 K2 K2 K2 K2 1 3 5 2 4 6 M 3~ 96 1 2 3 4 22 21 A1 A2 313 14 13 144 22 21 A1 A2 N Existem limites de potência para cada tensão de rede, conforme deter- minação da concessionária local, sendo na maioria dos casos de 5 cv nas redes de 220/127 V e de 7,5 cv nas redes de 380/220 V. Partida indireta A alta corrente de partida solicitada por motores trifásicos pode causar queda de tensão e sobrecarga na rede, aquecimento excessivo dos con- dutores e uma série de outros fatores prejudiciais à instalação elétrica. Isso piora, à medida que aumenta a potência dos motores. Nesses casos, deve-se ter a preocupação de reduzir a corrente de partida do motor, aplicando-lhe uma tensão inferior à nominal no instante da partida. Assim, a potência do motor fica reduzida e, consequentemente, sua cor- rente. Depois que o motor atinge rotação nominal, eleva-se sua tensão ao valor correto. Dessa forma, não haverá grande pico de corrente na partida. São sistemas mais caros e trabalhosos, além do inconveniente de o motor não poder partir com plena carga, devido à redução do conju- gado. As reduções de corrente, potência e conjugado são proporcionais ao quadrado da redução da tensão, isto é: reduzindo a tensão duas vezes, reduz-se a corrente, a potência e o conjugado quatro vezes. Esses sistemas só terão efeito se forem comutados corretamente, ou seja, somente quando o motor atingir rotação nominal, troca-se para a tensão plena. Caso contrário, o segundo pico de corrente que ocorre no momento em que o motor passa a receber a tensão nominal será muito alto, tornando o sistema sem função. Essa comutação pode ser feita através de chave manual diretamente pelo operador – que deverá estar orientado – ou automaticamente por um temporizador. 63 • Instalações Industriais 0 50 100 VELOCIDADE TROCA DAS TENSÕES CORRENTE SEM REDUÇÃO Ip/In 100% 0 CORRENTE COM REDUÇÃO Fonte: WEG. Manual de motores elétricos. Gráfico pico de corrente Os tipos de partida com tensão reduzida mais convencionais são: partida compensadora, partida série-paralelo, partida estrela-triângulo e soft- starter (chave de partida suave). Partida compensadora A chave de partida compensadora alimenta o motor com tensão redu- zida em suas bobinas na partida. Essa redução é feita através da ligação de um autotransformador em série com as bobinas, após o motor ter acelerado, elas voltam a receber tensão nominal. Aplicável a todos os motores trifásicos, desde que funcionem com a tensão da rede elétrica local, não interessando o tipo de ligação nem o número de terminais. A redução da tensão é feita com um autotrans- formador de partida trifásico, alimentando o motor com um percentual da tensão da rede, até sua aceleração total. Após isso, o transformador é retirado do circuito e o motor recebe tensão total. Os valores mais usuais disponíveis na saída dos autotrafos são 50, 65 e 80%. Na partida compensadora, os valores da corrente na rede e no motor são diferentes, por terem tensões diferentes. A maior corrente será no motor, por ter a menor tensão, já que a potência de entrada é a mesma de saída (considerando um transformador ideal). Veja os circuitos de força e comando. 64 • Instalações Industriais 1 3 5 2 4 6 F4 K1 1 3 5 A B C F1 F2 F3 Força F5 B0 K1 K1 M 3~ 1 3 5 2 4 6 2 4 6 K2 1 3 5 2 4 6 T1 K3 R F4 T1 B1 D1 K1 K3 K3 K1 K2 K2 K1 K3 K1D1 13 14 L1 L2 K1 K3 Comando 95 96 1 2 1 2 3 4 65 66 21 21 22 22 A1 A2 13 14 43 44 43 44 31 32 A1 A2 A1 A2 A1 A2 100% 80% 65% Y (I rede = tap2 x in) (I motor = tap x in) corrente no motor I = P /(U x 3 ) I = 634 / (143 x 3 ) I = 2,55 A corrente na rede I = P /(U x 3 ) I = 634 / (220 x 3 ) I = 1,66 A In = P /(U x 3 ) In = 1500 / (220 x 3 ) In = 3,93 A M 3~ motor trifásico 1,5 KVA potência na partida 1,5 x 0,652 = 0,634 KVA tensão de saída 220 x 0,65 = 143 V AUTOTRAFO TRIFÁSICO - Esquematização de uma partida compensada A partida compensadora tem como desvantagem o custo elevado, ocu- par grande espaço físico e ter o número de partidas por hora limitado devido ao autotrafo. No entanto, é bem mais eficiente que os outros sistemas tradicionais e é indicado para máquinas que necessitem partir com carga. Na partida, os valores da potência corrente (rede) e conjugado reduzem proporcionalmente ao quadrado da redução da tensão. A corrente no motor diminui conforme a saída do autotransformador. { primário taps (derivações) secundário - Autotrafo trifásico 65 • Instalações Industriais TAPS Correntes primário taps secundário 80% 0,64 x l 0,80 x l 0,16 x l 65% 0,42 x l 0,65 x l 0,23 x l 50% 0,25 x l 0,50 x l 0,25 x l fórmulas (tap)2 (tap) (tap)-(tap)2 Partida série-paralelo Na partida em série-paralelo é necessário que o motor seja ajustável para duas tensões, a menor delas igual à da rede e a outra duas vezes maior. Esse tipo de ligação exige nove terminais do motor e que este seja ajus- tável para quatro níveis de tensão (220/380/440/760 V, por exemplo). A tensão nominal mais comum é 220/440 V, ou seja, durante a partida o motor é ligado na configuração série (440), até atingir sua rotação nomi- nal e, então, comuta para paralelo (220). A partida do motor é feita com as bobinas conectadas em série, fazendo com que a tensão se divida entre elas. Depois que o motor atinge rota- ção nominal, faz-se a troca das ligações para paralelo, recebendo, assim, cada bobina a tensão total. A corrente de partida fica reduzida em quatro vezes e o mesmo acontece com o conjugado e a potência. Assim, é extremamente recomendado fazer a partida a vazio e somente em máquinas com baixo conjugado resistente de partida. Veja os circuitos para partida série-paralelo estrela sem reversão. Força (*) Comando K1 K2 K3 K5 K4 K4 M 3~ 7 8 9 10 11 12 6 5 4 3 2 1 2 4 6 2 4 62 4 6 2 4 62 4 6 2 4 6 1 3 5 1 3 51 3 5 1 3 51 3 5 1 3 5 A B C F1 F2 F3 R F6 F4 F5 B0 B1 D1 D1 K1 K1 2 1 13 14 13 14 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 55 36 4 3 3 4 1 2 95 96 95 96 K1 K3K3 K2 K4K3 N
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