Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
SÉRIE TREINAMENTO Apostila 3232 Juvenilton Firmino de Lemos 2A . Edição Revista e Atualizada ESQUEMAS ELÉTRICOS “2” TRÊS IRMÃOS 2003 2 ÍNDICE p. 1 - Introdução ................................................................................................................................ 03 2 - Esquemas elétricos .................................................................................................................. 03 3 - Definições de termos técnicos sobre equipamentos e dispositivos elétricos ................................................................................................................ 04 4 - Tipos de esquemas ................................................................................................................... 16 5 - Contator ................................................................................................................................... 21 6 - Exercícios ................................................................................................................................ 23 7 - Disjuntor .................................................................................................................................. 26 8 - Comandos por botão de giro e pressão e giro .......................................................................... 28 9 - Bibliografia .............................................................................................................................. 30 3 1 - INTRODUÇÃO Apresentamos com esta apostila alguns conceitos e simbologias, de esquemas elétricos básicos de comando de equipamentos de operação, tendo como fundamental para estudos e compreensão, exercícios e alguns esquemas para completar e interpretar. 2 - ESQUEMAS ELÉTRICOS 2.1. Conceito Representação gráfica, sem escala e simbólica dos equipamentos e respectivas ligações elétricas entre os mesmos. 2.2. Finalidade Facilitar o estudo e a interpretação dos esquemas, para entender o funcionamento de um determinado circuito de comando de equipamentos. 2.3. Regras básicas Deve ser feito de maneira a permitir sua interpretação pela pessoa que vai utilizá-lo. Deve conter todos elementos necessários a sua compreensão. O esquema deve ser claro e preciso. 4 2.4. NORMAS A seguir, apresentamos as normas nacionais e internacionais dos símbolos de maior uso eletrotécnico. SIGLA SIGNIFICADO E NATUREZA ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. ANSI American National Standarts Institute. IEC Internacional Electrotechnical Comission. . DIN Deutsche Industrie Normen. 3 - DEFINIÇÕES DE TERMOS TÉCNICOS SOBRE EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS ELÉTRICOS Cada área da eletrotécnica tem sua linguagem própria, nem sempre compreensível por parte de qualquer pessoa. Os termos técnicos sobre equipamentos de manobra de baixa tensão mostrados a seguir. foram definidos de forma, que possam compreendê-los. 5 - Acionamento com fecho Tipo especial de acionamento para dispositivos de comando, em lugar de botão ou punho. O dispositivo possui um fecho mecânico, que só pode ser acionado manualmente através de uma chave. Evita-se, assim um acionamento desnecessário que possa acarretar perigo. - Acionamento manual Componente mecânico de acionamento de um equipamento. Exemplo: botão de comando, punho, alavanca. - Acionamento por botão ( ou tecla) Comando de circuito através de um dispositivo de comando por botão (ou tecla). Com esse tipo de acionamento são dados apenas impulsos de comando de curta duração. Ex. botoeira liga-desliga para motores. - Acionamento por corrente alternada (C.A.) Circuito de comando alimentado por corrente alternada. - Acionamento por corrente contínua (C.C.) Circuito de comando alimentado por corrente contínua. - Acionamento por punho Acionamento manual no qual o elemento de acionamento tem a forma de um punho. - Acionamento zero Ajuste feito em relés para que possam operar instantaneamente. Ajuste feito em instrumentos, levando seus ponteiros a zero. - Aterramento Ligações das partes metálicas de equipamentos elétricos, como carcaça de um motor, com condutor neutro. - Botão 6 Designação dada a dispositivos de comando, aos quais pertencem os botões de comando de diversos tipos. - Botão de comando de fim de curso Botão acionado mecanicamente para sinalização, comando e limitação de curso. - Botão sinalizador Botão transparente que obtém uma indicação ótica embutida no mesmo. - Chave Dispositivo de manobra mecânica, capaz de ligar ou desligar um determinado equipamento. - Chave principal Chave destinada a comandar o circuito principal de alimentação de um determinado equipamento. - Chave auxiliar Chave destinada a travar, sinalizar ou comandar, parte integrante de um circuito. - Chave de motor Chave para ligar e desligar motores de acordo com o regime de operação. - Circuito principal Circuito formado pelos componentes que são destinados a conduzir a corrente de operação. - Circuito auxiliar Circuito formado pelos componentes destinados a acionar os dispositivos de manobra. - Circuito de comando Circuito para ligar e interromper dispositivos de manobra englobando a fonte de alimentação (tensão e comando), os contatos dos dispositivos de comando, os acionamentos elétricos (bobina e mola) dos dispositivos de manobra, assim como os elementos auxiliares de comando. - Comando Ação efetiva com a finalidade de ordenar determinados dispositivos do circuito de comando para entrar em operação abrindo ou fechando seus contatos auxiliares. - Contato 7 Parte de um dispositivo de manobra, através da qual um circuito é ligado ou interrompido. sendo contatos fixos e móveis e, de acordo com a utilização, contatos principais, e auxiliares. - Contato normalmente fechado Contato que se encontrará fechado quando um determinado equipamento de manobra estiver em sua posição de repouso. - Contato normalmente aberto Contato que se encontrará aberto quando um determinado equipamento de manobra estiver em sua posição de repouso. - Contato auxiliar Contatos utilizados no circuito de comando. - Contato de selo Contatos normalmente aberto auxiliares, encontrado particularmente nos contadores, que é comandado simultaneamente com os contatos principais, através do qual é selada a alimentação da bobina do contador. - Contato fixo a) Parte de um elemento de contato, fixado ao dispositivo de manobra. - Contatos móveis Contatos movidos pelo acionamento ou pelo eixo de comando do dispositivo de manobra quando da operação. - Destravar Retirar um travamento mecânico ou elétrico. - Elemento de contato Elemento de um dispositivo de manobra que efetua o contato elétrico com ou sem programação. - Facas de contato Contatos em forma de faca, que quando fechados, fazem contato em ambos os lados. - Falta de fase É quando uma das fases da rede de alimentação é interrompida. 8 - Indicador de posição Dispositivo elétrico ou mecânico acoplado em um equipamento de manobrapara indicação das posições ligado ou desligado. - Operação em condições normais Operação de um equipamento de manobra, na qual são mantidos os limites indicados pelos dados nominais, como por exemplo, freqüência de operação, potência nominal, etc. - Partida lenta Quando um motor necessita de mais de cinco segundos (5 s) desde a sua ligação até alcançar a sua rotação nominal em função de suas condições de carga. - Pressão de contato Pressão com a qual duas partes condutivas (contatos) se tocam. Quando a pressão de contato é muito pequena, a resistência transitória torna-se muito alta, persistindo o perigo de que as temperaturas admissíveis sejam ultrapassadas. - Recozimento da peça de contato Cobertura, geralmente de metal nobre (prata, liga de prata), utilizada em contatos de dispositivos de manobra. - Resistência de contato Relação entre a diferença de potencial existente entre duas superfícies em contato e a corrente que circula de uma para outra, não havendo força eletromotriz entre elas. - Resistente à corrosão Capacidade de resistir a agentes químicos externos e a atmosferas agressivas, como por exemplo, vapores sulforosos e gases clorídricos. - Retardamento de interrupção Retardamento proposital da interrupção. Quando da interrupção de fornecimento de energia elétrica pela rede durante um curto espaço de tempo, os contatores desligam instantaneamente, o que acarreta o desequilíbrio dos controles. Para que isso seja evitado, os contatores são fornecidos com dispositivos adicionais que permitem que eles permaneçam ligados durante um curto tempo, quando da redução da tensão da rede. Após esse tempo, ocorre desligamento automático, contanto que não tenha havido religamento da rede. Dispositivos semelhantes existem, também, para disjuntores. - Retardamento de ligação 9 Tempo de ligação. - Retardamento na ligação do elemento temporizado É o intervalo de tempo que decorre em um relé temporizado, entre o instante do comando de ligação e a condição final de ligação dos contatos do relé, ou seja, é o retardo de operação dos contatos após a energização destes. - Retardamento no desligamento de um elemento temporizado É o intervalo de tempo de um relé ou elemento temporizado (como por exemplo, de contatores), que decorre entre o instante do comando de desligamento e a obtenção da posição de repouso dos contatos do relé. Em outras palavras, é o retardo de operação dos contatos após a desenergização destes. - Ricochete Abertura resultante da repulsão entre contatos, no ato de ligação. Suporte do sinalizador Componente destinado a sinalizar a posição de operação de dado dispositivo de manobra por meio de uma lâmpada nele embutida. - Sinalizador luminoso Indicador ótico de uma condição de operação ou controle de um comando, ao acender ou apagar de uma lâmpada. - Sobrecarga térmica Situação de elevação de temperatura devida a corrente de carga, que pode levar o material ao recozimento e à fusão. - Sobreposição de fechamento Situação que caracteriza o fechamento do contato normalmente aberto antes que se abra o contato normalmente fechado na fase de ligação, e vice-versa na fase de interrupção. - Sobretensão de desligamento Sobretensão que ocorre quando do desligamento de cargas indutivas (por exemplo, de bobinas de contatores). - Sopro magnético Ação de um campo magnético sobre um arco elétrico através da ação de uma bobina, quando esse campo é usado para extinguir ou modificar o arco. 10 Receptáculo de Lâmpada Parte de um dispositivo de sinalização luminoso, que além de sinalização, tem a lâmpada e os terminais para sua ligação. - Temperatura limite Temperatura máxima que os componentes de um dispositivo de manobra ainda podem suportar, individualmente, em regime permanente, sem que sejam danificados. A temperatura limite é o resultado da soma da elevação de temperatura e da temperatura ambiente. - Temperatura suportável Temperatura máxima que um equipamento pode suportar, em razão dos efeitos térmicos resultantes da circulação de uma corrente. - Tempo de abertura a) Intervalo de tempo desde a operação de um disparador de corrente até o fim do fluxo de corrente em todos os pólos. b) Intervalo de tempo definido de acordo com o modo de abertura, como é estabelecido abaixo: - Para um disjuntor fechado, que é operado por qualquer tipo de energia externa, o tempo de abertura é medido a partir do instante de aplicação dessa energia no disparador, até o instante de separação dos contatos de arco em todos os pólos. - Para um disjuntor fechado, que é operado pela corrente no circuito principal sem ajuda, de qualquer tipo de energia externa, o tempo de abertura é medido a partir do instante em que a corrente no circuito principal atinge o valor de funcionamento no disparador de sobrecorrente, até o instante de separação dos contatos de arco em todos os pólos. Em qualquer dos dois casos acima, os dispositivos de retardamento, integrantes do disjuntor, são ajustados no seu valor mínimo, ou, se possível, desligados. - Tempo de acionamento Intervalo de tempo de um relé temporizado, medido desde o instante em que se realiza comando, até que os contatos sejam acionados. - Tempo de arco Intervalo de tempo entre o instante do início do primeiro arco e o instante da extinção final do arco em todos os pólos, considerados esses instantes de acordo com a norma técnica individual. Nota: No caso de dispositivos de manobra multipolares, em que o início do arco não é 11 simultâneo em todos os pólos, há uma superposição parcial do tempo de abertura e do tempo de arco cuja duração máxima admissível deve constar da norma técnica específica. - Tempo de disparo Intervalo de tempo entre os instantes de operação do disparador e de liberação dos dispositivo de intertravamento. - Tempo de Fechamento a) É o intervalo de tempo desde o início do comando, até o fechamento total de todos os elementos de contato. b) É o intervalo de tempo entre o início da operação de fechamento e o instante em que os contatos se tocam em todos os pólos. O tempo de fechamento inclui o tempo de operação de todo equipamento auxiliar necessário ao funcionamento do disjuntor e que faz parte integrante deste último. - Tempo de fusão Intervalo de tempo que decorre entre o instante em que se inicia a fusão do elemento fusível e o instante em que se inicia o arco. - Tempo de interrupção Intervalo de tempo entre o início do tempo de abertura e o fim do tempo de arco de um disjuntor. - Tempo de operação Tempo de interrupção = tempo de abertura e tempo de arco. Tempo de ligação = tempo de fechamento e tempo de ricochete - Tempo de ligação Intervalo de tempo entre o instante do início da operação de fechamento e o instante em que começa a circular corrente no circuito principal, considerados esses instantes de acordo com a norma técnica especifica. - Tempo de operação Tempo no qual os contatos permanecem fechados. - Tempo de ricochete 12 Intervalo de tempo entre o primeiro toque dos contatos até a posição final de repouso, na fase de ligação. O tempo de ricochete é fator decisivo na vida útil elétrica e na confiabilidade de um dispositivo de manobra. - Tensão de comando É a tensão nos terminais de disparadores, bobinas, etc, de dispositivos de manobra. - Tensão de operação Tensão de alimentação da rede, entre os condutores de um equipamento ou parte de uma instalação. - Tensão nominal Valor eficaz da tensão pelo qual um dispositivo de manobra é designado e ao qual são referidos outros valoresnominais. - Tensão nominal de comando UC Valor nominal da tensão de acionamento, dimensionando para cada carga (motores, relés, etc.). O funcionamento de tais cargas é considerado seguro, quando operados dentro de uma dada faixa de tensão. - Tensão nominal de isolamento UI = nível de isolamento Valor normalização de tensão para o qual é dimensionado o isolamento de um dispositivo de manobra. Dessa forma, os circuitos principal e auxiliar podem ter níveis de isolamento diferentes; o isolamento entre esses dois circuitos é sempre dimensionado, tomando-se como base o circuito principal. - Tomada múltipla Utilizada para contatores auxiliares, é uma tomada acoplada ao dispositivo de manobra, tendo como vantagem a intercambiabilidade racional de outros dispositivos. - Trava de desligamento por curto-circuito Dispositivo mecânico adicional montado em dispositivos de manobra com fecho através de disparadores de sobrecorrente eletromagnéticos, sem retardamento (ação rápida). Após a operação dos disparadores, deve ser evitado um religamento, quando ainda persistir o curto-circuito. Antes do religamento, o travamento em questão deve ser desfeito. - Travamento ou intertravamento Processo de ligação entre os contatos auxiliares de vários dispositivos, pelo qual as posições de operação desses dispositivos são dependentes uma das outras. Através do intertravamento, evita-se a ligação de certos dispositivos antes que os outros permitam essa ligação. 13 - Tropicalizado É um equipamento que assegura, num ambiente cujo teor de umidade relativa do ar seja superior a 80% com orvalhamento ocasional, por um lado, que a resistência de isolamento não caia constantemente a valores inadmissíveis e, por outro lado, que as suas partes metálicas não sejam suscetíveis à corrosão. Para tanto, os materiais isolantes tem uma composição apropriada, e as partes metálicas recebem um tratamento superficial. - Valor de disparo Grandeza na qual um dispositivo opera: por exemplo, corrente, tensão, temperatura, tempo. - Velocidade de operação Velocidade dos contatos móveis na ligação ou no desligamento. - Vida útil Tempo no qual um dispositivo de manobra deve operar satisfatoriamente sob condições normais. Ela é dada em números de manobras. Diferencia-se vida útil mecânica e elétrica. - Vida útil mecânica Durabilidade quando operado em vazio. 14 Identificação dos bornes de bobinas e contatos As bobinas têm os bornes indicados pelas letras a e b, como nos exemplos abaixo: a b a b c b Nos elementos, contatores ou relés, os contatores são identificados por números , que indicam: - Função Contatos N.F. ou N.A. do circuito de força ou de comando. Contatos de relés temporizados ou relés térmicos, etc. - Posição Indicam entrada ou saída, e a posição física nos contatores. Essa indicação os diagramas funcionais é acompanhada da indicação do contator correspondente ou elemento. - Exemplo: NORMA I E C a b 13 14 23 24 33 3 43 44 51 61 71 91 52 62 72 92 15 - Interpretação Na figura abaixo, os números correspondentes aos das dezenas indicam a ordem de localização dos contatos ou posição. Os números 3 e 4 das dezenas 13 e 14, por exemplo, indicam contatos N.A., o número 3 indica entrada, e o 4 saída. Os números 1 e 2 das dezenas 51 e 52, por exemplo, indicam contatos N.F., o número 1 indica entrada e o 2, saída. 1 2 3 1 3 3 1 2 3 4 4 4 4 2 a b Os numeros 1,2 (dezena) indicam posição no con- tato 1º, 2º, etc O nº 3 (unidade) indica entrada de contato fechador O nº 1 (unidade) indica entrada de contato abridor O nº 4 (unidade) indica saida de contato fechador O nº 2 (unidade) indica saída de contato abridor INTERPRETAÇÃO ESQUEMÁTICA 4 3 16 5 - TIPOS DE ESQUEMAS Podemos encontrar vários tipos de esquemas de uma instalação, desde o mais simples até o mais complexo. 5.1. Esquemas de bloco Fornece uma idéia da disposição dos equipamentos, dando-nos condições de estudar o esquema em partes. Exemplo: 01 QC 01 QE 01 CM 01 QL 1(2x19/ 25) 2 ( 1 # 10) 1 (12 x 19 / 25 ) 1 (1 2x 19 x2 5) Onde: 2 ( 12 x 19/ 25 ) formação e bitola dos condutores quantidade de condutores quantidade de cabos 2 ( 1 # 10 ) bitola dos condutores condutor rígido ou enrolado quantidade de condutores quantidade de cabos 17 5.2. Esquema unifilar Representação simplificada, geralmente unipolar, das ligações, sem o circuito de comando, onde só os componentes principais são considerados. Esquema elétrico em que os condutores de cada circuito são representados por uma linha única, com pequenos traços oblíquos ou perpendiculares que indicam o número de condutores ou fios. Exemplo: 18 5.3. Esquemas multifilares Esquema elétrico em que os condutores de cada circuito são representados separadamente de borne a borne nos equipamentos. Em diagramas de grande porte recomenda-se numerar as linhas seqüencialmente. 5.4. Esquema de montagem ou fiação B A 3 4 a b b1 h B C A 2 ~ 60 Hz 220 V 1 3 5 2 4 6 1 1 1 2 2 2 e1 e2 e 2 ~ 60 Hz - 220 V 5 a1 19 Esquema de princípio de representação em alinhamento ou esquema funcional em alinhamento. Este esquema destina-se a representar o princípio de funcionamento do equipamento, facilitando a compreensão das condições de dependência mecânica e sua ligação. Como este é bastante amplo, torna-se difícil a visão exata da função da instalação, dificultando, acima de tudo, a localização de uma eventual falha, numa instalação de grande porte. M 3 R S T N 1 1 1 2 2 2 60 Hz 338 V 3 1 3 5b b1 4 3 1 2 413 2 1 2 e21 C1 a 13 31 14 322 4 6 e4 1 3 5 4 6 5 1 2 3 2 4 6 31 32 b0 e3e1 e2 20 5.8. Esquema de princípio de representação de base ou esquemas funcional de base É a forma de representação de ligações mais utilizadas atualmente. É composto por um circuito principal e um circuito de comando. Os diversos órgãos que compõem o circuito estão separados e dispersos de modo que o traçado se aproxime o mais possível de dispersos de modo que o traçado se aproxime o mais possível de uma reta, facilitando a compreensão de seu funcionamento. É indispensável a identificação de todos os equipamentos e componentes pertencentes ao circuito. Em esquemas de grande porte, recomenda-se numerar as linhas seqüencialmente (sistemas de coordenadas). 21 6 - CONTATOR Dispositivo destinado a fechar ou abrir um circuito elétrico no qual é introduzido. 6.1. Características principais - Pequeno espaço para montagem - Elevada durabilidade - Elevado nº de manobras; (10 a 30 milhões) - Comando a distância - Garantia de contato imediato - Tensão de operação de 0,85 a 1,10% da tensão prevista para o contator 6.2. Princípio de funcionamento Os contatores ou chaves magnéticas pertencem à classe das chaves. Sua velocidade de fechamento tem seu valor dado pela resultante da força magnética, proveniente da bobina e da força mecânica das molas de separação, que atuam em sentido contrário. São as molas as únicas responsáveis pela velocidade de abertura do contator, função que ocorre quando a bobina magnética não estiver sendo alimentada, ou quando o valor da força magnética for inferior à força das molas. Elementos principais do contator5 - Bobina Eletromagnética 1 - Contato Móvel 3 - Terminal de Ligação 2 - Contato Fixo 4 - Núcleo Móvel 6 - Núcleo Fixo 22 A bobina (5), quando alimentada por um circuito externo, forma um campo magnético que, concentrando-se no núcleo fixo (6), atrai o núcleo móvel (4). Como o braço (1) está acoplado com o núcleo móvel (4), conclui-se que o contato móvel (1) juntar-se-á com o contato fixo (2), fechamento o circuito. 6.3. Tipos de contatores - Contatores eletromagnéticos - Contatores pneumáticos - Contatores mecânicos 6.4. Finalidades dos contatores - Comando simples de motores ou capacitores. - Combinações automáticas estrela-triângulo para partida de motores. - Combinações automáticas de reversão para motores. - Chaves compensadoras automáticas, para partida de motores sob pesadas cargas. - Utilizados como relés auxiliares. 23 7 - EXERCÍCIOS 7.1. Realizar diagrama esquemático em alinhamento do comando de um motor trifásico, constando de um contator, botões de pressão, fusível de proteção e relé térmico. 7.2. Realize o esquema de princípio, representação de base, do exercício anterior. 24 7.3. Realizar o esquema funcional em alinhamento do comando de um motor trifásico com inversão de rotação, constando de dois contatores, botões de pressão, fusível de proteção e relé térmico 7.4. Realize o esquema funcional de base do exercício anterior. 25 7.5. Realizar o esquema funcional de base do comando de uma seccionadora com um motor trifásico, onde o circuito de comando é feito em corrente contínua. As bobinas dos contatores devem ficar isoladas por dois contatos do botão de pressão e colocar fusíveis de proteção, relé térmico e sinalização de posição da seccionadora. 26 8 - DISJUNTOR 8.1. Princípio de funcionamento Para abrir ou fechar um disjuntor basta enviar às respectivas bobinas um impulso de corrente, não sendo necessária a permanência da corrente nas bobinas, como no contator. - A duração desse impulso deve ser de tal valor que permita ao disjuntor efetuar uma operação (fechar ou abrir completa) - O valor da corrente de comando das bobinas pode ser relativamente elevado e é feito normalmente por corrente contínua, difícil de cortar. - O dimensionamento da bobina não permite que ela fique ligada permanentemente, portanto não deve ficar ligada sem necessidade. Ex.: Se o disjuntor estiver fechado, a bobina de fechamento não deverá ser energizada. Por estes três motivos citados, as bobinas de fechamento e de abertura são ligadas em série, respectivamente com um contato auxiliar do disjuntor normalmente fechado (NF) e outro normalmente aberto (NA). BA BF 27 8.2. Funcionamento Para fechar o disjuntor, energizam-se os terminais 3 e 4, alimentando assim a BF. O disjuntor se fecha. Quando está fechado, o seu contato auxiliar (NF) se abre, cortando a corrente da bobina. O contato é dimensionado para ter um poder de ruptura suficiente. Mesmo deixando os terminais 3 e 4 energizados, não circulará corrente na bobina. Para BA o funcionamento é idêntico. Complete o esquema de comando do disjuntor abaixo, realizado por meio de dois botões de pressão. + 125 Vcc carga a b b a h0 h1 - BL BD 4 4 3 3 BF BA a a b b 11 12 23 24 31 32 43 44 A B V 1 3 5 2 4 6 28 9 - COMANDO POR BOTÃO DE GIRO E PRESSÃO E GIRO O comando a distância dos disjuntores e seccionadores são realizados, em geral, por botões de giro-pressão e giro. A figura abaixo mostra as posições do botão de giro-pressão e giro. DISJUNTOR DESLIGADO DISJUNTOR DESLIGADO DISJUNTOR LIGADO CONCORDÂNCIA DISCORDÂNCIA CONCORDÂNCIA LÂMP. VERDE ACESA LÂMP. BRANCA ACESA LÂMP. VERM. ACESA CHAVE NA POSIÇÃO LIGADA CHAVE NA POSIÇÃO LIGADA CHAVE NA POSIÇÃO DESLIGADA 29 9.1. Exercício Complete o esquema funcional em alinhamento do comando de um disjuntor através de botão de giro pressão e giro, baseado na descrição de funcionamento. 30 BIBLIOGRAFIA CENTRO DE TREINAMENTO DE ILHA SOLTEIRA . Esquemas elétricos para operador de subestação “C”. Ilha Solteira, CESP, 1985. 28p. SIEMENS. Dispositivos de comando e proteção de baixa tensão. São Paulo,1975. 190p.
Compartilhar