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M€quinas e Comandos Eltricos
 
 
Apresentação
O Objetivo deste trabalho foi reunir material sobre os principais componentes empregados hoje na
automação industrial para um curso de técnicos em automação ou técnicos em mecatrônica.
Visando um curso prático, mas com um certo grau de aprofundamento, utilizou-se de muitas
ilustrações de catalogos de fabricantes consagrados como Allen-Bradley, Siemens , Weg, que são lideres de
mercado em seus segmentos e que fatalmente o aluno encontra em sua vida profissional na empresa.
O material é suficiente para a compreensão dos fenômenos que dão vida aos motores e demais
equipamentos eletromagnéticos usados nas principais industrias.
Há também algumas informações sobre instalações elétricas que é uma área correlata à automação
industrial. O enfoque foram os dipositivos de proteção mais largamente utilizados.
Este material pressupõe que o leitor domina conhecimentos que devem ter sido adquiridos em
outras disciplinas.
A parte de eletroválvulas e cilindros não foi explorada por ser tema de outro curso,.
A parte de acionamento apenas descorre levemente o assunto, dada a complexidade do mesmo e a
existência de um curso específico para isso.
De modo geral, espero que este trabalho possa contribuir de alguma forma para o
enriquecimento do aluno no que tange ao conhecimento e aplicação dos principais dispositivos utilizados
na industria, além é claro de dar uma idéia do estado da arte em que se encontra tal segmento.
Contamos com a colaboração dos mestres e alunos no sentido de apontarem eventuais erros neste
material para que em versões futuras possamos corrigi-las e dessa forma concorrer para o melhoramento
desta pequena contribuição.
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Índice
Introdução ao Eletromagnetismo ..................................................................................... 04
Máquinas Elétricas ............................................................................................................... 13
Sistemas Elétricos de Potência .................................................................................................. 15
Transformadores ............................................................................................................... 32
Motores de CC ............................................................................................................... 39
Motores de CA ............................................................................................................... 47
Partida de Motores ............................................................................................................... 64
Instalações Elétricas ............................................................................................................... 68
Aterramento Elétrico ............................................................................................................... 79
Choque Elétrico ............................................................................................................... 98
Proteção Contra Descargas Atmosféricas ................................................................................... 109
Comandos Elétricos ............................................................................................................... 136
Dispositivos de Manobra e Proteção .......................................................................................... 146
Acionamentos Elétricos .................................................................................................. 207
Referências Bibliográficas .................................................................................................. 218
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1. Introdução ao Eletromagnetismo
Eletromagnetismo é o ramo da Física que estuda os fenômenos elétricos e magnéticos e suas
interações entre si. Como se sabe os fenômenos elétricos e magnéticos manifestam-se através de
campos elétricos elétricos e magnéticos. Vamos estudar cada um deles.
Campo Elétrico
A força que se manifesta entre dois corpos eletricamente carregados é uma força que age à
distância. Ela se faz sentir sem que haja qualquer conexão material entre os dois corpos que interagem.
Provoca certa perplexidade a idéia de que uma força se faça sentir à
distância, mesmo através do espaço vazio.
Essa dificuldade pode ser superada pensando-se da seguinte
maneira: Vamos dizer que, quando um corpo q está eletricamente
carregado, cria-se em todo o espaço circundante uma situação nova,
diferente da que existia quando q estava descarregado. O fato de
eletrizarmos esse corpo modifica as propriedades do espaço que o
circunda. Outro corpo eletricamente carregado (q0), colocado em um
ponto P do espaço, começará, num dado instante, a "sentir" uma
força elétrica causada por q. Dizemos que a carga do corpo q
gera no espaço circundante um campo elétrico.
 O campo elétrico gerado pela carga q num ponto P existe
independentemente de haver em P um corpo carregado. Quando
colocamos nesse ponto P um corpo carregado, a força que passa a
agir sobre ele é devida ao campo elétrico que já preexistia ali, e não
a uma ação direta, à distância, do corpo q sobre o segundo corpo.
Campo Magnético
Há séculos, o homem observou que determinadas pedras têm a propriedade de atrair pedaços de
ferro ou interagir entre si. Essas pedras foram chamadas de ímãs e os fenômenos, que de modo espontâneo
se manifestam na Natureza, foram denominados fenômenos
magnéticos.
Um ímã em forma de barra tem dois pólos: sul e norte, em
torno dos quais há um campo magnético. Os ímãs podem ser
permanentes ou temporários e os materiais utilizados em cada tipo
diferem entre si. Um material ferromagnético pode ser
transformado em um ímã quando colocado na parte central de uma
bobina elétrica ou solenóide, ao se passar uma corrente de grande
intensidade através do enrolamento. De acordo com a composição,
o material receberá seu magnetismo depois que a corrente tiver
sido cortada. Ímãs permanentes são fabricados a partir de materiais
duros tais como aço, níquel e cobalto Alguns materiais retêm
pouco ou nenhum magnetismo após a corrente ter sido cortada.
Ao tentarmos aproximar o pólo norte de um ímã do pólo norte de
outro ímã, notaremos que haverá uma força magnética de repulsão entre esses pólos. Do mesmo modo,
notaremos que há uma força de repulsão entre os pólos sul de dois ímãs, enquanto que entre o pólo sul e
norte haverá uma força de atração magnética. Resumindo: Pólos magnéticos de mesmo nome se repelem e
pólos magnéticos de nomes diferentes se atraem, veja as figuras ao lado e acima. Os pólos de um ímã são
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inseparáveis. Se você quebrar ao meio um ímã em forma de barra, as duas metades obtidas serão ímãs
completos. Por mais que você quebre, nunca obterá um ímã com um único pólo.
Campo magnético é toda região ao redor de um imã ou de um condutor percorrido por corrente
elétrica, onde os fenômenos magnéticos se manifestam.
Campo magnético criado por um condutor retilíneo
As linhas de campo são circulares e concêntricas ao fio por onde passa a corrente elétrica e estão contidas
num plano perpendicular ao fio. Vide a figura abaixo:
Regra da mão direita: Segure o condutor com a mão direita
de modo que o polegar aponte no sentido da corrente. Os
demais dedos dobrados fornecem o sentido do vetor campo
magnético, no ponto considerado. Vide a figura ao lado.
Campo magnético criado por um condutor retilíneo
 O campo magnético produzido pela corrente elétrica em um fio
retilíneo depende basicamente de dois fatores: da intensidade da corrente e da
distância ao fio. Quanto maior for o valor da corrente, maior será o campo
magnético criado por ela. Por outro lado, quanto maior for a distância ao fio,
menor será o