RESUMO ACIONAMENTOS E CONTROLES ELÉTRICOS

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ACIONAMENTOS E CONTROLES ELÉTRICOS
O valor do conjugado de um motor de indução
varia conforme sua velocidade. Esta variação
obedece a uma curva chamada curva de
conjugado.
O conjugado de partida é a força de
arranque do motor. Ao ligar um motor que está
parado, o rotor precisa vencer essa inércia,
fazendo com que o conjugado de partida
tenha que ser maior que o nominal.
DIAGRAMAS DE COMANDO
Circuitos elétricos industriais, como o de acionamento de uma bomba hidráulica, por
exemplo, contam com pelo menos dois diagramas que os descrevem: um de força (ou de
potência) e outro de comando.
● No diagrama de força ficam localizados os dispositivos que se destinam à proteção
(disjuntores, fusíveis, relés térmicos) e seccionamento (chaves seccionadoras e
contatores) da bomba hidráulica;
● Já no diagrama de comando ficam localizados os contatos auxiliares (quando
existirem) dos dispositivos do diagrama de força, além de dispositivos específicos
para monitoramento das condições de funcionamento do sistema (sensores, relés de
falta de fase e sequência de fase), chaves de partida, botões de acionamento,
Controladores Lógico Programáveis (CLPs), dentre outros.
Dispositivos de manobra:
Para baixas correntes (até 10A) é seguro que a manobra seja feita manualmente. Porém
com potências altas, o comando direto pode ser perigoso, pois ao se estabelecer e se
interromper correntes elevadas surgem arcos elétricos entre os contatos da chave, além de
forças eletrodinâmicas, que juntas podem vir a causar ferimentos na pessoa que está
operando tal chave. Por conta disso existe os circuitos de comando.
Exemplo de diagrama de força, onde se encontram os
dispositivos de manobra e de proteção de um circuito
elétrico.
● Cada dispositivo possui uma numeração em seus
terminais. Esta numeração também é padronizada: os
numerais ímpares sempre representam as entradas do
dispositivo, e os numerais pares representam as saídas
do dispositivo.
● O primeiro dispositivo é um fusível-seccionador, e
representa em um único dispositivo as funções de
isolação e proteção contra curto-circuito.
● O segundo elemento é o contator, que representa
o dispositivo de manobra. O último elemento é o relé
térmico, que representa a proteção contra sobrecarga.
● Associado a este diagrama de força vem um
diagrama de comando, que irá atuar sobre a bobina do
contator, denotada na figura pelos contatos A1-A2.
● Contato NA: 3 (para entrada) e 4 (para saída).
● Contato NF: 1 (para entrada) e 2 (para saída).
● Caso haja mais contatos NA e NF no mesmo dispositivo de comando, escreve-se à
esquerda destes dígitos o número correspondente do contato no dispositivo.
● O tempo de abertura de um contato NF é mais rápido que o tempo de fechamento
de um contato NA.
● SPST (Single Pole - Single Throw): significa que o contato possui
somente 1 entrada e 1 saída e que uma vez acionado comuta este contato.
● DPDT (Double Pole - Double Throw): significa que o contato possui 2
entradas e 2 saídas e uma vez acionado comuta simultaneamente os 2 contatos.
● SPDT (Single Pole - Double Throw): significa que o contato possui
somente 1 entrada e 2 saídas e uma vez acionado comuta entre estas duas
saídas.
Dispositivos de comando:
O diagrama de comando ao lado representa o
circuito de partida direta do motor apresentado no
diagrama de força da página anterior.
Dispositivos de comando servem como entradas (ou
seja, botões, sinais advindos da carga, ou do CLP),
ao passo que dispositivos de sinalização são as
saídas, juntamente com os sinais que irão para os
dispositivos de manobra.
Sensores e Relés
Para que as aplicações sejam possíveis, é necessário que o operador possua dados acerca
do sistema para o qual os circuitos de manobra e de comando foram desenvolvidos. Estes
dados podem vir de maneira a atuar diretamente sobre o circuito de comando ou então de
maneira que um operador os insira manualmente.
● As chaves de curso funcionam como botões
pressionados devido à movimentação de determinado
elemento do sistema atingir fisicamente a chave. Ao
atingir a chave, internamente o que acontece é a
mudança de posição dos contatos elétricos
● Os pares bimetálicos funcionam pela
diferença de deformação de materiais quando
submetidos a temperaturas iguais. Termostatos
● Os pressostatos acionam contatos por meio
de variações na pressão à qual estão submetidos.
● As chaves de nível e as chaves de fluxo são
espécies de chaves de posição que, entretanto,
comutam seus contatos, respectivamente, conforme a variação na altura de um
determinado volume em um reservatório ou conforme a passagem de um fluido por
um encanamento.
● Disjuntor motor: conseguem realizar a abertura sem danificar
seus componentes internos, o arco elétrico formado no momento da
abertura do disjuntor é extinto em sua câmara de extinção. Disjuntores
comuns não conseguem realizar a abertura (em correntes altas) sem
danificar seus contatos internos.
● Fabricados para suportar essa sobrecarga momentânea
durante a partida do motor.
● As proteções contra falta de fase e sobrecargas são
potencializadas, quando se realiza a instalação dos disjuntores-motores em serie
com um relé térmico.
MÉTODOS DE PARTIDA
PARTIDA DIRETA
● Partida mais simples e mais barata;
● Corrente e torque de partida muito
altos, partida rápida;
● Corrente de partida diretamente
proporcional à tensão de alimentação e
diminui com a velocidade aumentando;
● Conjugado varia proporcionalmente
ao quadrado da tensão de alimentação
● Não recomendado para motores
pesados (sobrecarga), concessionárias
limitam seu uso até 5 cv para instalações
residenciais, ou então até 10 cv para
instalações industriais;
● Necessário super dimensionamento
dos cabos;
PARTIDA DIRETA COM INVERSÃO DE ROTAÇÃO
● Para inverter a rotação do motor trifásico, basta trocar duas fases de posição.
● O contator K1 fará o acionamento do motor na sequência ABC, ao passo que o
contator K2 fará o acionamento do motor na sequência CBA. Isto fará com que o
motor inverta seu sentido de giro.
● Para que o motor possa inverter seu giro, primeiro será necessário desligá-lo e em
seguida pressionar o outro botão de ligar.
PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO
● O motor precisa ter 6 ou
12 terminais acessíveis.
● Conectado em estrela no
momento da partida, muda para
delta em regime permanente;
● Tensão é da nominal;1
3
 
● Torque e corrente
reduzidos em 1/3.
● Tensão da rede deve ser
igual à tensão de Δ do motor
SOFT STARTER
● Usa um equipamento que controla a tensão
aplicada de forma que o motor parta suave
(através do ângulo de disparo dos tiristores).
● A tensão é aplicada na forma de rampa;
● Controle escalar (V/f) e controle vetorial;
● É possível também controlar a
desaceleração de um motor através das soft
starters. A desaceleração pode ser feita de duas
maneiras:
● Por inércia, onde simplesmente se desliga a alimentação e espera o motor parar;
● Por rampa, com uma ideia similar àquela empregada na aceleração do motor
(reduzindo gradualmente a tensão aplicada, num tempo predefinido).
○ A parada por rampa é extremamente útil para se reduzir o golpe de aríete,
muito comum em bombas centrífugas. Também pode ser empregada em
processos industriais onde a parada brusca pode causar problemas.
● Principais funções do soft starter:
○ Controle de aceleração, desaceleração e conjugado de partida;
○ Detecção de desequilíbrio de fases;
○ Proteção contra sobrecarga
● Modo by-pass: o soft-starter é utilizado somente para partir e/ou parar o motor.
CHAVE COMPENSADORA
● Contator K1 liga diretamente à fonte de energia, fornecendo tensão plena;
● Contator K2 liga ao primário do transformador;
● Contator K3 fecha o secundário do transformador e é desnecessário no
funcionamento em tensão plena. É desligado pelo temporizador KT1.
● Ao pressionar o botão SH1, o primeiro contator a ser energizado é o K3, fechando o
motor em Y.
● Logo após ele fecha o contato 13-14 que energiza K2 e o motor receberá então a
alimentação configurada em um dos taps..
● O temporizador KT1 será energizadosomente após o contato 43-44 do contator K2
estar fechado.
● Passado o tempo de KT1, K3 deixa de receber corrente, desligando o fechamento
em Y do motor e também acionando a bobina de K1 , ficando o motor agora ligado
diretamente à alimentação
● Autotransformadores reduzem a tensão aplicada em 50%, 65% e 80%;
● Ao longo do enrolamento do autotransformador, são feitos TAPS operacionais nas
alturas das tensões de 50%, 65% e 80% da tensão aplicada na fase. São colocados
sensores (sondas térmicas) que acompanham o crescimento da temperatura dos
enrolamentos do autotransformador e impedem o acionamento se a sua temperatura
ultrapassar determinado valor.
● Conjugado e corrente ficam reduzidos por fatores correspondentes ao TAP;
● Consequentemente também reduz o torque de partida para 0,64 ou 0,36 do torque
Nominal. E a corrente para 0,8 ou 0,6 da corrente de partida, pois temos:
INVERSOR DE FREQUÊNCIA
● Dispositivo usado principalmente para controle da velocidade e torque de motores
elétricos. A partir da variação da tensão e da frequência utilizando PWM (modulação
por largura de pulso), o inversor consegue controlar um motor elétrico durante todo o
seu tempo de funcionamento, desde a partida até a parada.
● Podem ser programados para variar a velocidade do motor que controla, com base
em fatores como fluxo, pressão, temperatura, etc. Proteção avançada contra
sobrecarga;
● Harmônicos são injetados na rede elétrica, filtros adicionais devem ser usados.
RESISTÊNCIA DO ROTOR
● Usada em rotor bobinado;
Contato de intertravamento:
Contato NF que não permite
que duas bobinas sejam
ligadas simultaneamente.
Contato de selo: Permite que
a bobina continue ligada após
soltar o botão. Ex: K2 no botão
azul.
CONTROLE DE VELOCIDADE
● Mudança do nº de pólos (motor Dahlander)
● A velocidade de um motor de indução pode ser controlada simplesmente mudando a
frequência da fonte conectada ao estator.
● No entanto, mudar somente a frequência muda o fluxo magnético, temos que manter
a razão V/f constante, de forma a manter o torque constante;
● Mudar a frequência (utiliza inversor de frequência)
PARTIDA MÁQUINA SÍNCRONA
A máquina primária (motor CC) acoplada ao eixo da máquina, simula a turbina que varia
sua velocidade em função da entrada de água, ou seja, quando variamos a tensão nos
terminais do varivolt (equipamento que recebe uma tensão alternada fixa a partir da rede
elétrica e fornece um valor de tensão alternada ajustável na saída), estamos variando a
entrada de água na turbina.
No início do processo, deve-se partir do zero, até se atingir a rotação nominal. Após a
partida da máquina, em rotação nominal, ela já estará pronta para ser excitada. Como não
excitamos o gerador ainda, podemos desligar a alimentação, sem problemas, porém, à
medida que se excita a máquina, se quisermos desligá-la, devemos primeiramente retirar a
excitação, após isto, parar a máquina primária.