aula 9 atuadores eletricos

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AULA 9 – ATUADORES 
ELÉTRICOS 
Prof. Fabricia Neres 
Tipos de Acionamento 
Os acionadores são dispositivos responsáveis 
pelo movimento nos atuadores. Podem ser 
classificados em: 
 
•  Acionamento Elétrico; 
•  Acionamento Pneumático; 
•  Acionamento Hidráulico. 
Acionamento Elétrico 
• Oferecem menor velocidade e força (quando 
comparados aos hidráulicos); 
 
• Permitem maior precisão, maior repetibilidade 
e mais “limpos” na utilização; 
• Exemplos de acionamentos elétricos: motores 
passo a passo (controle em malha fechada ou 
aberta) e servomotores DC (controle em malha 
fechada e mais usados). 
Acionamento Pneumático 
•  Utilizado em robôs de pequeno porte e que possuam 
poucos graus de liberdade 
 
•  Baixo custo (mais econômico que os demais) 
Acionamento Hidráulico 
•  Permite grandes valores de velocidade e de força; 
 
•  A grande desvantagem é o seu elevado custo; 
 
•  Preferíveis em ambientes nos quais os drives elétricos 
poderão causar incêndios. 
Comparação dos Tipos de Atuadores 
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Comparação dos Tipos de Atuadores Sistemas Elétricos 
•  Os sistemas de automação elétrica evoluíram muito nos 
últimos anos. 
 
•  O principal motivo foi o desenvolvimento da tecnologia 
associada: dispositivos eletrônicos, computadores e 
equipamentos de rede cada vez mais rápidos, com maiores 
capacidades de processamento e memória e mais baratos. 
 
•  No início era necessário apenas supervisionar e controlar. 
Sistemas Elétricos 
• Em seguida tornou-se necessário o gerenciamento de 
alarmes e controle avançado. 
• Depois houve a necessidade de documentação da 
produção e de interface com os sistemas administrativos 
e gerenciais. 
 
• Um dos maiores desafios desse processo é projetar os 
sistemas de automação com as novas funções sem 
aumentar muito a complexidade. 
Sistemas Elétricos 
• No início, os sistemas de automação eram baseados em 
relés eletromecânicos interligados com muitos fios. 
 
• Antes dos computadores, os operadores observam os 
instrumentos analógicos e lâmpadas e faziam o 
controle manualmente, através de chaves e botoeiras. 
Sistemas Elétricos 
• Com o surgimento dos sistemas microprocessados foi 
possível o uso de computadores como interface. 
• O Controlador Lógico Programável (CLP) foi um grande 
avanço para automação industrial, que também se aplicou 
nas empresas de eletricidade. 
Sistemas Elétricos 
•  Os sistemas de automação elétrica podem ser 
classificados de acordo com a tecnologia empregada em: 
 
•  Convencionais 
•  Numéricos 
•  modernos 
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Sistemas Convencionais 
•  Os sistemas convencionais são baseados em relés 
eletromecânicos e dispositivos analógicos. 
 
•  Eles utilizam painéis de controle com chaves 
mecânicas, botoeiras, instrumentos analógicos, luzes 
indicativas, etc. 
Sistemas Convencionais 
•  A troca de dados entre os níveis de automação não é 
completa, restringindo-se aos dados essenciais, e se dá 
exclusivamente por cabos dedicados. Cada ponto de 
informação resulta em um cabo de cobre entre o 
equipamento e o dispositivo de controle ou proteção. 
Assim, existem muitos cabos e borneiras nos painéis. 
Sistemas Convencionais 
•  Por isso, o projeto e os desenhos são complexos e a 
manutenção é difícil. As modificações também são árduas. 
 
•  A inclusão de um ponto do processo pode ser uma 
tarefa complicada, ou até mesmo impossível. 
 
•  Por isso, o projeto e os desenhos são complexos e a 
manutenção é difícil. 
 
Sistemas Convencionais 
•  Essa tecnologia, apesar de ainda estar em operação de 
forma satisfatória em várias locais está completamente 
obsoleta. 
 
•  Os sistemas convencionais não permitem a troca 
eficiente de informações. 
 
 
 
Sistemas Numéricos 
•  Nas primeiras aplicações, os dispositivos digitais 
duplicavam as funções de hardware que eles 
substituíam. 
 
•  Em seguida, os sistemas digitais substituíam ou 
complementavam as funções dos equipamentos 
convencionais. 
 
•  Com os anos, as funções foram aumentando e as 
aplicações se tornaram mais complexas. 
Sistemas Numéricos 
•  Os valores analógicos são convertidos em dados 
digitais reduzindo a complexidade do sistema; 
 
•  Maior facilidade na obtenção de dados quando 
comparados com os sistemas convencionais; 
•  As primeiras aplicações foram nos sistemas SCADA; 
 
•  A aquisição de dados pode ser feita em ambientes 
complexos e afastados. 
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Sistemas Numéricos 
•  Os dados são concentrados em um único lugar, 
facilitando o seu uso para a operação e minimizando os 
erros humanos; 
 
•  As informações podem ser disponibilizadas de forma 
“amigável” através de tabelas e diagramas; 
 
•  O uso de IHM baseada em telas proporciona uma 
interface comum. Assim, a idade dos equipamentos não 
impede o seu uso seguro. 
Sistemas Modernos 
•  Os sistemas atuais classificados com modernos, têm as 
características dos sistemas numéricos utilizando; 
 
•  Hardware comum ao invés de equipamentos dedicados 
por função; 
 
•  Além disso, eles substituem o cabeamento de cobre 
convencional do nível de processo por uma rede de 
comunicação de dados. 
Sistemas Modernos 
•  Assim, os sistemas de automação elétrica são 
totalmente digitais; 
 
•  Permitem nova abordagem da automação; 
 
•  Outro aspecto que caracteriza a tecnologia é que ela é 
fortemente baseada em padrões e normas globais 
convergentes. 
Motores Elétricos 
•  Objetivo é transformar energia elétrica em energia 
mecânica. 
 
•  Pode-se afirmar que de 70 a 80% da energia elétrica 
consumida seja transformada em energia mecânica 
por motores elétricos. 
Motores Elétricos 
•  Classificação de acordo com a Tensão: 
 
§  Motores de Corrente Contínua (DC) 
 
§  Motores de Corrente Alternada (AC) 
Motores Elétricos 
Motores de Corrente Contínua (DC) 
 
•  Conhecidos por seu controle preciso de velocidade. 
•  Custo mais elevado e, além disso, precisam de uma fonte 
de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a 
corrente alternada comum em contínua. 
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Motores Elétricos 
A escolha dependem da utilização a que o motor vai 
ser sujeito e das possibilidades do investidor. Destaca-
se: 
•  Fonte de alimentação: DC ou AC, monofásico ou polifásico, 
tensão, freqüência, etc. 
•  Condições ambientais: agressividade, altitude, temperatura. 
•  Exigências da carga e condições de serviço: potência 
solicitada, rotação, esforços mecânicos, ciclos de operação. 
•  Consumo e Manutenção: 
•  Controlabilidade: Posição, torque, Velocidade, Corrente de 
partida (depende das exigências da carga). 
Motores Elétricos 
Os motores de corrente alternada do tipo de indução são 
classificados em: 
 
• SÍNCRONO: Funciona com velocidade fixa; 
 
• ASSÍNCRONO: Funciona normalmente com uma velocidade constante, 
que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. 
Motores de Passo 
•  Dispositivos eletro-mecânicos que convertem pulsos 
elétricos em movimentos mecânicos que geram 
variações angulares discretas. 
 
•  O rotor ou eixo de um motor de passo é rotacionado em 
pequenos incrementos angulares, denominados 
“passos”, quando os pulsos elétricos são aplicados aos 
seus terminais. 
Motores de Passo 
•  A velocidade do motor está ligada freqüência dos 
pulsos recebidos e o tamanho do ângulo de cada 
passo. 
 
•  Utilizados em aplicações onde se deseja movimentos 
precisos sendo possível controlar ângulo de rotação, 
velocidade sincronismo e posição. 
 
•  Muito usados em robôs e dispositivos eletrônicos. 
Servo - Motores 
•  Compostos por motores DC e um redutorde 
velocidade, junto com um sensor de posição e um 
sistema de controle re-alimentado. 
 
•  Podem ser considerados como sendo motores 
comandados em posição (angular ou linear). 
 
•  São pequenos, com ampla variação de torques. 
Servo - motores 
•  O mecanismo de posicionamento ajusta a posição 
angular por meio de um sinal codificado que lhe é 
enviado. 
 
•  Enquanto esse código estiver na entrada, o servo irá 
manter a sua posição angular. 
 
•  Em geral o sinal e do tipo PWM (Pulse Width Modulation) 
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Motores Elétricos 
Motores de Corrente Alternada (AC) 
 
•  São os mais utilizados, porque a distribuição de energia 
elétrica é feita normalmente em corrente alternada; 
 
•  Muito usado por causa de sua simplicidade, construção 
robusta, baixo custo de fabricação e boas características de 
funcionamento; 
 
•  Estima-se que 90% dos motores fabricados são motores de 
indução de gaiola. 
Motores de Indução 
•  Podem ser trifásicos ou monofásicos; 
 
•  Transforma em energia mecânica aproximadamente 85% 
da energia elétrica que recebe; 
 
 
Motores de Indução 
•  Vantagens: 
u Baixo custo de aquisição; 
u Baixo custo de manutenção; 
u Torque de partida não nulo; 
u Robustez; 
u Potência: de 0,25 HP até 30.000 HP;. 
•  Desvantagens: 
u Controle de velocidade difícil; 
u Corrente de partida elevada; 
u Fator de potência baixa e sempre indutivo. 
Motores de Indução 
Tipos de ligação: 
•  Estrela : tensão nominal 220 
•  Triangulo: tensão nominal 380 
 
Especificação do Motor 
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Motores de Indução – Acionamento 
Atualmente 
•  Motor: converte energia elétrica em energia mecânica; 
•  Dispositivo Eletrônico: comanda e/ou controla a potência 
elétrica entregue ao motor; 
 
•  Transmissão Mecânica: adapta a velocidade e inércia 
entre o motor e máquina (carga); 
Motores de Indução – 
 Inversores de Frequência 
•  Durante muitos anos as aplicações industriais que 
necessitavam de variação de velocidade foram implementadas 
com certo nível de dificuldade e utilizavam componentes 
mecânicos, hidráulicos ou elétricos; 
•  Em muitos casos a eficiência das instalações equipadas com o 
uso de inversores de frequência chegou a ser duplicada 
quando comparada com os sistemas anteriores. 
Motor
De
Indução
Inversor de 
freqüência
Motores de Indução – 
 Inversores de Frequência 
•  Vantagens do uso de inversores: 
u Economia de energia; 
u Melhor desempenho da máquina devido a adaptação da velocidade 
aos requisitos do processo; 
u Elimina o pico de corrente na partida do motor; 
u Reduz o tempo entre as manutenções. 
Motores de Indução – 
 Inversores de Frequência 
•  Exemplos de uso: 
 
u Bombas; 
u Ventiladores; 
u Sistemas de transporte; 
u Sistemas de dosagem; 
u Tornos.