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Curso: Período: 1 ! Matéria: 1 N° de Fls.: ÍProf : rfU* 1 IData: /? r j Manual de Chaves de Partida Of*- MANUAL DE CHAVES DE PARTIDA INTRODUÇÃO Este manual visa transmitir de forma prática e objetiva, informações básicas que auxiliem na escolha, construção, instalação e manutenção de chaves de partida. A escolha do tipo da chave e seus componentes merece muita atenção, pois dela dependem a durabilidade da chave e o funcionamento correto dos circuitos de motores elétricos. Ao final deste manual encontram-se folhas destacáveis para: - sugestões sobre aspectos relevantes, que na opinião do leitor deveriam ser incluídos nas próximas edições. - obtenção de informações adicionais. - correção de textos e/ou tabelas. - apontamentos pessoais do leitor. WEG ACIONAMENTOS LTDA. 1 - NOÇÕES FUNDAMENTAIS 1.1. CHAVE DE PARTIDA AUTOMÁTICA. ~ 1.1.1. DEFINIÇÃO: Equipamentos de manobra e proteção, capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes de motores em condições normais e inclusive em sobrecargas e curto-circuitos. 1.2. IMPORTÂNCIA DE UTILIZAÇÃO Proteção • Do operador contra acidentes • Do motóVcontra -falta de fase -sobrecarga -curto-circuito -sobretensões e subtensões (queda de tensão) -ambientes quentes -danos na ventilação -queda no fornecimento de energia • Das instalações contra avarias causadas por picos na ligação e comutação. • De outros equipamentos e consumidores instalados próximos do motor. Versatilidade • ligação rápida e segura do motor • comando manual ou automático a distância com dispositivos como: temporizadores, sensores de nível, pressostatos, termostatos, fins-de-curso, etc. • simplificação do sistema de operação e supervisão da instalação. Formulário LEI DE OHM, U = R x l U = tensão em volt (V) R = resistência em ohm ( í2 ) I = corrente em ampere (A) Ligações elétrlcas Trifásicas Figura 1.1. IF = CORRENTE DE FASE IL = CORRENTE DE LINHA UF = TENSÃO DE FASE UL = TENSÃO DE LINHA Queda de tensão A U (Para Circuito Trifásico) _V3Tl.L.cos.0 A.X onde: I = corrente em circulação (ampere) L = comprimento da rede de alimentação (metro) cos.0 =fator de potência do sistema A = área do condutor (mm2) X = condutividade elétrica do condutor ( í l .mmVm) Energia E = P . t t = tempo P = potência Capacitâncla Equivalente - CEQ 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn gSSSSÍéíto Ceq = C1 + C2 + C3 + ...+Cn Resistência Equivalente - REQ Para capacitores ligados em paralelo. _ . _ Para resistências REQ = R1 + R2 + R3 + ... +Rn ligadas em serie. 1/REQ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... +1/Rn ^ m ^ " d a s paralelo. Normas Apresentamos a seguir as siglas de normas utilizadas neste manual, com seus respectivos significados e origens. Sigla Significado e Origem ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. (Brasil) IEC International Electrotechnical Comission. (internacional) DIN Deutsche Industrie Normen. (Alemanha) NEMA National Eletrical Manufactures. (U.S.A.) VDE Verband Deustscher Elektrotechniker.(Alemanha) 1 Discriminação Monofásico Continua Trifásico Corrente (ampere) , P.(watt) U.cos .01 , Pfwatt) ^ /3 .U .cos .0n Tensão (volt) u P(watt) l .cos .01\ U = R.I P(watt) Vã.l.cos. 0 *1 Potência ativa (W) P = U.I.COS0T1 p = u . i = - y /= i 2 .R R P = V3~.U.I.cos.0 *1 Potência reativa (VAr) Q = U. l .sen0Ti Q = -^U. l .sen .0 T| Potência aparente (VA) S = U.l = V P 2 + Q 2 S ^ . U . l d \ / p 2 + o> Cos 0 (Fator de Potência) P(watt) P(watt) C O S 0 - U . I . T I ~P (VA) c 0 . n P(watt) P(watt) C O S 0 ? 3 . U . l . i 1 . ~ P ( V A ) Rendimento (%) P (watt) ' " U.l.cos. 0 P(watt) W3.U.I.COS.0 intervalos de tempo. O acionamento por impulsos, na operação de motores, leva a elevada solicitação do dispositivo de comando. O motor não alcança a sua rotação nominal, de forma tal que o dispositivo de comando tem que ligar e desligar continuamente a corrente de partida do motor e, com isso, várias vezes o valor da sua corrente nominal. O acionamento por impulsos está incluído na categoria de utilização AC 4 (ver definição na página 14). Botão de comando de Fim de Curso: Botão acionado mecanicamente, para sinalização, comando e limitação de curso. O miolo da botoeiraé que contém os contatos e os terminais do dispositivo de fim de curso. Botão Sinalizador: Botoeira com botão transparente de forma tal que se obtenha, assim como no sinalizador luminoso, indicação ótica dada por uma lâmpada nele embutida. Capacidade de Interrupção: Máxima corrente que um dispositivo de manobra (contator, disjuntor, chave seccionadora, etc) pode interromper sob condições definidas (VDE 0660, parte 1/3.68). Capacidade de Ligação: A capacidade de ligação indica a grandeza da corrente de ligação com a qual o dispositivo de manobra (contator, disjuntor, chave seccionadora, etc) ainda pode operar com segurança. Caso a corrente de ligação ultrapasse a capacidade de ligação, os contatos do dispositivo de manobra podem fundir-se. Chave Principal: Dispositivo destinado a comandar o circuito principal de alimentação, ligado diretamente ao consumidor, passando através desse a corrente de operação. Chave Seccionadora: Chave que, na posição aberta, satisfaz as exigências de Tabela 1.1. 1.3. DEFINIÇÕES DE TERMOS TÉCNICOS USUAIS As definições a seguir estão baseadas nas normas VDE e ABNT. Nota: TB (Terminologia Brasileira), Terminologia da ABNT Acionamento Manual: Componente mecânico de acionamento de um equipamento. Exemplos: botão de comando, punho, alavanca. Acionamento por botão (ou tecla): Comando de um 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. Acionamento por Corrente Alternanda (CA): Circuito de comando alimentado por corrente alternada. Acionamento por Corrente Contínua(CC): Os equipamentos de comando à distância podem, independentemente da natureza da corrente do circuito principal em que operam, ser acionados por corrente alternada ou corrente contínua; no caso de acionamento por corrente contínua(CC), o circuito de comando através do qual o equipamento é ligado e desligado, possui uma fonte de al imentação em corrente cont ínua. Evidentemente, a bobina magnética de um contator deve ser, então, apropriada para corrente contínua ou ser um sistema magnético em corrente alternada (ligação por resistência) próprio para acionamento em corrente contínua. Acionamento por impulso: Ligação e desligamento instantâneos através de um dispositivo de comando, com repetição dentro de curtos 2 distância de isolação especificadas para um seccionador (TB 19-15/20-205). Chave Seccionadora Sob Carga: Dispositivo de manobra que preenche os requisitos de uma chave sob carga e de uma chave principal. Circuito Auxil iar ou de Comando: Circuito através do qual são acionados os dispositivos de manobra. Além disso, ele é usado para fins de medição, comando, travamento e sinalização. (TB 19-15/10.060). Esse circuito engloba a fonte de alimentação (tensão de comando), os contatos dos dispositivos de comando, os acionamentos elétrícos (bobina) dos dispositivos de manobra, assim como os elementos auxiliares de manobra. Circuito Principal: Circuito formado das partes mais importantes, dos contatos principais e dos terminais. Tais partes são destinadas a conduzir a corrente de operação. Contato: Parte de um dispositivo de manobra, através da qual um circuito é ligado ou interrompido.Há os contatos fixos e móveis e, de acordo com a utilização, contatos principais e contatos auxiliares. (TB 26/2.2.2). Contato NF (normalmente fechado): Contato que abre, quando do estabelecimento e, que fecha, quando da interrupção de um dispositivo de manobra. (TB 19-15/10-045). Contato Auxil iar: • Contato de chave auxiliar. • Contato inserido em um circuito auxiliar e operado mecanicamente pelo contatorfTB 26/2.2.9). Contato de Seio: Contato fechador auxiliar, encontrado particularmente nos contatores, e que é comandado simultaneamente com os contatos principais fechados e através do qual é selada a alimentação da bobina do contator. Este contato é ligado em paralelo com o botão de ligação do contator. Contato NA (normalmente aberto): Contato que fecha quando do estabelecimento e que abre quando da interrupção de um dispositivo de manobra. Em literatura antiga, designado por normalmente aberto. (TB 19-15/10-040). Contato Principal: • Contato no circuito principal de um dispositivo de manobra. • Contato inserido no circuito principal de um contator, previsto para conduzir, na posição fechada, a corrente desse circuito. (TB 26/2.2.6). Corrente de Curto-Circuito: Designação genérica para a corrente passível de ocorrer no local de instalação de um dispositivo de manobra, quando os terminais estão curto-circuitados. Corrente de Interrupção: • Corrente que pode ser interrompida por um dis- positivo de manobra (contator, disjuntor, chave seccionadora, etc.) em condições normais de ope- ração. Da amplitude dessa corrente depende, principalmente, a vida útil dos contatos. Corrente de Partida: Corrente que um motor consome, quando ligado porém ainda em repouso (na partida ou na frenagem). Seu valor médio é cerca de seis a nove vezes a corrente nominal nos motores de gaiola. Corrente de Pico: Máximo valor instantâneo de corrente, por exemplo no ato da ligação. É a corrente que a bobina de contator consome, por exemplo, em curto espaço de tempo, durante a fase de ligação do contator. Corrente Nominal (In): Corrente que é função das condições de operação de um circuito, determinado pelas condições de emprego, em função da qual são escolhidos os diversos dispositivos. Um dispositivo de manobra pode possuir várias correntes nominais, dependendo do regime de operação. Não se deve confundir corrente nominal com corrente de regime permanente. Curto-Circuito: Ligação, praticamente sem resistência, de condutores sob tensão. Nestas condições, através de uma resistência transitória desprezível, a corrente assume um valor muitas vezes maior do que a corrente de operação; assim sendo, o equipamento e parte da instalação poderão sofrer esforços térmicos e eletrodinâmicos excessivos. Três são os tipos de curto- circuitos: o trifásico, entre três condutores de fase; o monofásico, entre dois condutores de fase; e o para-a- terra, entre um condutor de fase e a terra ou um condutor aterrado (falta para a terra). Curva característica Tempo Corrente: É a curva que indica em quanto tempo, a uma determinada corrente, um relê ou um fusível opera. Extinção de Arco: Interrupção da corrente após a abertura das peças de contato. Há diversas formas de extinção: - o arco de corrente alternada pode auto extinguir- se pela passagem da corrente pelo ponto zero; deve ser evitado um restabelecimento do arco, devido à presença da tensão (uso da câmara de aletas extintoras). - o arco de corrente contínua pode ser extinto pro- longando-o e resfriando-o intensivamente (uso da câmara em cunha e da bobina de sopro). Fator de Potência ( C o s . 0 ) : Relação entre a potência ativa e a potência aparente em equipamentos e redes de corrente alternada. Em circuitos com cargas ôhmicas puras, a tensão e a corrente alcançam, simultaneamente, os seus valores correspondentes mais elevados, pois o cos.0 = 1 (potência ativa pura). Quando o consumidor é indutivo, a tensão alcança seu valor máximo antes do que a corrente (desvio indutivo de cos.0 < 1). Tratando-se de um consumidor capacitivo, a corrente se adianta em relação à tensão. Quanto maior for o desvio com relação a 1, tanto maior será a solicitação a qual o dispositivo de manobra é submetido, quando da operação do circuito (indutivo, interrupção dificultada; capacitivo, ligação dificultada). Defasamentos indutivos diferentes de 1 podem novamente ser igualados a 1, com auxilio de uma capaci tânc ia e vice-versa (ut i l ização de equipamentos de regulação capacitiva). Com cos.0 = 1, há um melhor aproveitamento dos cabos. Frenagem por Contracorrente: • Método de frenagem de motores trifásicos, invertendo-se a polaridade de dois condutores, com o que o motor passa a ter um momento de torção de sentido contrário. Interrompendo-se a contracorrente no instante exato (com sensores de frenagem), evita-se que o motor passe ao sentido de rotação inverso. • Forma de frenagem regenerativa na qual é invertida a corrente principal de uma máquina de corrente contínua.( TB 19-10/5-035). Frequência de operações (manobras ou ligações): indica quantas manobras por unidade de tempo podem ser realizadas por um dispositivo. Ligação em Paralelo: Tipo de ligação na qual mais de um dispositivo de manobra, contatos ou condutores são ligados paralelamente no mesmo circuito. Aplicado em um dispositivo de manobra, onde contatos ligados em paralelo elevam a corrente de regime permanente do dispositivo, porém não a capacidade de operação e nem a tensão nominal. Ligação em Série: Tipo de ligação na qual mais de um dispositivo, componente ou contato, são ligados consecutivamente no mesmo circuito. Ligando-se os contatos de um dispositivo de manobra em série, o arco de corrente da interrupção pela abertura simultânea dos contatos é dividido em vários e reduzidos arcos. Com isso, eleva- se a tensão nominal de um dispositivo de manobra. Limitação de Corrente: Limitação de corrente de curto-circuito, calculada em função das impedâncias do circuito. Isso é conseguido com a utilização de fusíveis e disjuntores que, perante correntes muito elevadas de curto-circuito operam num intervalo de tempo tão curto que a corrente de curto- circuito não atinge o seu valor máximo. Linha Elétrica: Instalação elétrica, destinada ao transporte de energia elétrica, compreendendo um conjunto de condutores com seus suportes e acessórios (terminais e contatos). (TB 19-25/15/045). Nível de Isolamento: Conjunto de valores de tensões suportáveis nominais, que caracterizam o isolamento de um equipamento elétrico em relação a sua capacidade de suportar solicitações dielétricas. (TB 19-25/55-010). Painéis de Distribuição CCM: Painéis que contém os Centros de Controle de Motores. São conjuntos de armários modulados, com gavetas ou "racks". Partida Lenta: São partidas em que a inércia da carga é alta, provocando um tempo de partida acima de: 5s - partida direta 10s- partida estrela-triângulo 15s- partida compensadora 10s- partida estrela-série-paralelo. Potência Aparente: A potência aparente em corrente alternada é o produto da tensão pela corrente sem que seja levado em conta c o s . 0 ; é indicado em VA. -cos.0 = 1 significa potência aparente= potência ativa -cos.0 = 0 significa potência aparente= potência reativa. A potência aparente é uma grandeza comensurável. (TB 19-05/41-160). Potência Ativa: Potência ativa, indicada em watt (W); em componentes indutivos e capacitivos, parte da potência aparente que o componente consome e transforma em outra forma de energia (por exemplo, calor e potência mecânica fornecida). (TB 19-05/41-150). Potência Reativa: Potência alternada necessária para produzir campos eletromagnéticos, em motores elétricos,trans- formadores, etc. Ela é ind ispensável para o funcionamento de todos os equipamentos consumidores indutivos, mas não pode, como a potência ativa, ser transformada em qualquer energia útil. Produz em cabos e instalações uma carga inativa, principalmente nas redes das concessionárias de energia elétrica. Equipamentos de regulação capacitiva, compensadores e capacitores de potência acoplados adicionalmente, fornecem a potência reativa necessária ao consumidor, compensam os campos eletromagnéticos, aliviando assim a carga das concessionárias. Potência Consumida. É a potência requerida pelas bobinas de conjuntos 4 magnéticos e por motores acionadores. Essa potência é indicada em watt (potência ativa) ou em voitampere (potência aparente). Em bobinas para acionamento por corrente alternada é indicada a potência aparente e o cos.0 e, para acionamento por corrente contínua, a potência ativa. Potência de Retenção: Potência permanente de alimentação da bobina de um sistema eletromagnético (p.ex., um contator), destinado a fornecer o fluxo magnético necessário para manter o núcleo móvel atraído pelo fixo. Distinguem-se as potências de retenção no fechamento e potência de retenção em serviço nominal. Proteção de Motor: Proteção contra os efeitos de sobrecarga e curto- circuito sobre o motor, isto é, proteção da isolação do enrolamento contra aquecimentos e esforços eletrodinâmicos inadmissíveis, através de : . Relés térmicos de sobrecarga; . Sondas térmicas; .Fusíveis; . Disjuntores. 1.4. SIMBOLOGIA A simbologia apresentada a seguir está em conformidade com a norma IEC. Tensão Nominal: Valor eficaz da tensão pelo qual um equipamento é designado e ao qual são referidos outros valores nominais (TB 19.15/05-020). Tensão Nominal de comando: É a tensão de valor padrão (geralmente) segundo a qual se especificam os equipamentos auxiliares de comando, proteção e sinalização. 1.4. S IMBOLOGIA A simbologia apresentada a seguir está em conformi- dade com a norma IEC. cc C O R R E N T E CONTÍNUA COMANDO O P E R A D O MANUALMENTE; C A S O G E R A L CA C O R R E N T E ALTERNADA j — COMANDO ROTATIVO 3N~60Hz380V C O R R E N T E ALTERNADA. 3 F A S E S COM NEUTRO. 60Hz, MOV. (220V E N T R E CADA F A S E E 0 NEUTRO) 0 — CHAVE DE EMERGÊNCIA R E T O R N O AUTOMÁTICO. NOTA: O TRIANGULO APONTA A DIREÇÃO DO R E T O R N O I r—r — Y COMANDO HIDRÁULICO OU PNEUMÁTICO; AÇÁO S IMPLES INTERTRAVAMENTO MECÂNICO E N T R E DOIS EQUIPAMENTOS c > ~ K ELEMENTO DE COMANDO ELETROMAGNÉTICO oiaposmvo oe ENGATE, TRAVADO (PRESO) FT COMANDO POR E L E M E N T O TÉRMICO. EXEMPLO:RELÉ TÉRMICO, PROTEÇÃO TÉRMICA POR S O B R E C O R R E N T E DISPOSITIVO D E E N G A T E NA POSIÇÃO L I V R E ; I T E R R A . SlMBOLO G E R A L 5 1 2 O • 1 2 Q Q 0 ~ CONDUTOR, G R U P O DE C O N D U T O R E S , LINHA. C A B O . CIRCUITO.NOTA.-QUANOO UMA S I M P L E S UNHA R E P R E S E N T A UM G R U P O DE C O N D U T O R E S , O NÚMERO DE C O N D U T O R E S D E V E S E R INDICADO P O R P E Q U E N O S TRAÇOS DERIVAÇÃO TERMINAL, BORNE < - LIGAÇÃO INTERNA B O R N E 2 - UGAÇAO EXTERNA P L U G U E E S O Q U E T E (MACHO E FÊMEA) 1 • CONTATO NA (ABERTO) 2- CONTATO NF (FECHADO) N O T A : E S S E SlMBOLO É TAMBÉM USADO COMO SlMBOLO G E R A L PARA UMA C H A V E ( INTERRUPTOR) CONTATO PRINCIPAL D E UM CONTATOR NA CHAVE FIM DE C U R S O DISJUNTOR SECCIONADOR C H A V E SECCIONADORA INTERRUPTOR F E C H A D O R COM COMANDO P O R T E M P E R A T U R A (TERMOSTATO) INTERRUPTOR F E C H A D O R COM COMANDO POR PRESSÃO ( P R E S S O S T A T O ) \ 1 1 1 . 2 3 4 i 1 .CV.. BC LtE SE KT KT a Q KT KT KT KT CONTATO R E V E R S O R (ABERTURA A N T E S DO FECHAMENTO) CONTATO NAF RETARDADO NA ENERGIZAÇAO CONTATO NAF RETARDADO NA DESENERGIZAÇAO C H A V E UNIPOLAR D E "n - POSIÇÕES, ALTERNATIVA PARA U S O QUANDO V É P E Q U E N O . E X E M P L O : n « 4 CONTATO D E DUAS DIREÇOES, C O M POSIÇÃO C E N T R A L NEUTRA S E C C I O N A D O R D E DUAS DIREÇOES, C O M POSIÇÃO C E N T R A L NEUTRA S E C C I O N A D O R , COMANDO MANUAL, C O M DISPOSITIVO D E BLOQUEIO (CADEADO) E L E M E N T O D E COMANDO ELETROMAGNÉnCO E L E M E N T O D E COMANDO R E T A R D A D O NA ENERGIZAÇAO E L E M E N T O D E COMANDO R E T A R D A D O NA DESENERGIZAÇAO E L E M E N T O D E COMANDO D E IMPULSO E L E M E N T O D E COMANDO C l C U C O í FT U < | m<;3 | { } - KFF KSF 3 D - VÁLVULA SOLENÓIDE DISPOSITIVO D E ATUAÇÃO D E UM RELÊ TÉRMICO RELÊ D E FALTA D E TENSÃO RELÊ D E MÍNIMA TENSÃO (SUBTENSÃO) RELÊ D E T E T O R D E FALTA D E F A S E EM UM SISTEMA TRIFÁSICO RELÊ D E SEQUÊNCIA D E F A S E FUSÍVEL, SÍMBOLO G E R A L FUSÍVEL COM CIRCUrrO DE ALARME SEPARADO C H A V E F U S l V E L FUSÍVEL S E C C I O N A D O R (ISOLADOR) CHAVE FUSÍVEL SECCIONADOR SOB CARGA BORNE FUSÍVEL O L ò 4" u n u n n - C Z D — - t = l - M TC MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO. COM ROTOR EM CURTO-CIRCUITO TRANSFORMADOR D E C O R R E N T E AUTOTRANSFORMADOR MONOFÁSICO AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO, CONEXÃO E S T R E L A TRANSFORMADOR D E POTENCIAL TRANSFORMADOR COM TRÊS ENROLAMENTOS TRANSFORMADOR TRIFÁSICO CONEXÃO ESTRELA-TRIÃNGULO (DELTA) R E S I S T O R , SÍMBOLO G E R A L SHUNT R E S I S T O R C O M TERMINAIS DE C O R R E N T E S E TENSÃO S E P A R A D O S (SHUNT) R E S I S T O R VARIÁVEL POTENCIÔMETRO COM CONTATO MÓVEL R E S I S T O R D E AQUECIMENTO 7 T SA SV C A P A C T O R NotaiOUANDO F O R POLARIZADO, C O L O C A R O S I N A L posrnvo A D I R E I T A , NA P A R T E S U P E R I O R WATTIMETRO REGISTRADOR T E R M O E L E M E N T O Nota.O POLO NEGATIVO É D IFERENCIADO P E L O TRAÇO REFORÇADO SA-COMUTADO RA AMPERIMÉTRICA (representação untfíar) SV-COMUTADORA VOLUMÉTRICA (representação unlfilar) INDICADOR E L E T R O M E C A N I C O (ELEMENTO ANUNCIADOR) REGIÃO EXTERNA AO PAINEL REGIÃO P E R T E N C E N T E A PORTA DO PAINEL MAQUINAS Notas: o astenslico (*) «teve ser substituído por um* das seguintes letras: C - C O N V E R S O R SÍNCRONO M - MOTOR M S - M O T O R SÍNCRONO G - G E R A D O R MG • MOTOR CAPAZ D l KR USADO COMO GERADOR OS-GERADOR SÍNCRONO INSTRUMENTO R E G I S T R A D O R Nota: o asterfsllco (*) deve ser substituído por uma das seguintes letras: A - A M P E R Í M E T R O VAr - VARlMETRO <p - F A S l M E T R O n - T A C Ó M E T R O V - V O L T Í M E T R O Hz • FREQÚENClMETRO Cos j tp . MEDIDOR DE FATOR D E POTÊNCIA LÂMPADA Nota: 1) S e lor desejado, Indicar a cor, a notação deve estar de acordo com os seguintes códigos: R D . V E R M E L H O Y E - A M A R E L O G N - V E R D E B U - A Z U L WH • BRANCO O U INCOLOR 2) S a for desejado, buscar o tipo de lâmpada, a notação deve estar da acordo com os seguintes códigos: E L - E L E T R O U J M I N E S C E N T E IR « INFRA-VERMELHO U V - U L T R A - V I O L E T A L E D • DÍODO E M I S S O R D E LUZ N E = NEON F L - F L U O R E S C E N T E IN - I N C A N D E S C E N T E INTRUMENTO INTEGRADOR ( MEDIDOR D E ENERGIA) Nota: o asterfsllco (') deve ser substituído por uma das seguintes letras: Ah - MEDIDOR D E AMPÊRE-HORA h - MEDIDOR D E HORA Wh - MEDIDOR D E WATT-HORA Wh - MEDIDOR D E WATT-HORA, COM INDICADOR D E DEMANDA MÁXIMA (P.MÁX.) VARh - MEDIDOR D E VAR-HORA 8 2 - MOTORES ELETRICOS Apresentar chaves de partida sem considerar a carga que estas acionam e protegem, é contra-senso. Por este motivo, neste capítulo, sãoapresentadas noções fundamentais sobre motores elétricos. 2.1. DEFINIÇÃO. Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motor, pois combina as vantagens de utilização de energia elétrica (baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando) com sua construção simples, custo reduzido e grande versatilidade-de adaptação às cargas dos mais diversos tipos. 2.2. PRINCIPAIS TIPOS. Quanto à alimentação encontram-se motores em corrente contínua e em corrente alternada. 2.2.1. MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA: São motores de 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. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso, seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo mais alto da instalação. 2.2.2. MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA: São os mais utilizados, porque toda a distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada. Os principais tipos são: a) Motor Síncrono: funciona com velocidade fixa; utilizado somente para grandes potências (devido a seu alto custo em tamanhos menores) ou quando se necessita de velocidade invariável. b) Motor de lndução:Funciona normalmente com uma velocidade constante, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de to - dos, sendo adequado para quase todos tipos de máquinas encontradas na prática. Divide-se basicamente em dois tipos, motor de rotor bo- binado e motor de rotor gaiola, sendo este último muito mais empregado. 2.3. CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DO MOTOR DE ROTOR GAIOLA. Para vencer a inércia e iniciar o movimento acelerando até a velocidade nominal, o motor de indução solicita uma corrente de seis a nove vezes a nominal. À medida em que o motor vai acelerando a corrente vai diminuindo e estabiliza no valor nominal (In), quando o conjugado motor se igualar ao conjugado da carga, conforme figura 2.1. n (ROTAÇÃO) 100% (ROTAÇÃO SÍNCRONA) FIGURA 2.1. Curva de conjugado X rotação. Curvada corrente X rotação. Curva do conjugado da carga X rotação. Ip - Corrente de partida In - Corrente nominal Cn - Conjugado nominal Ca - Conjugado mínimo Cp - Conjugado de partida Cm - Conjugado máximo I - Corrente Para diferentes cargas (venti ladores, bombas, trituradores, etc) a forma das curvas características do motor permanecem constantes, isto é, a carga não influencia no comportamento do motor, exceto pelo aumento do tempo de aceleração. 2.3.1. CONJUGADO: O Conjugado (também chamado torque, momento ou binário) é a medida do esforço necessário para girar um eixo. E sabido, pela experiência prática, que para levantar um peso por um processo semelhante ao usado em poços de água - verfigura 2.2. - a força F que é preciso aplicar à manivela depende do comprimento da manivela Quanto maior for a manivela, menor será a força necessária. Se dobrarmos o tamanho da manivela, a força F necessária será diminuída a metade. No exemplo da figura 2.2., se o balde pesa 20 kgf e o diâmetro do tambor é 20 cm, a corda transmitirá uma força de 20 kgf na superfície do tambor, isto é, a 10 cm do centro do eixo. Para contrabalançar esta força, precisamos de 10 kgf na manivela, se o comprimento a for 20 cm. Se a for o dobro, isto é, 40 cm, a força F será a metade, ou seja, 5kgf. 9 Como se vê, para medir o "esforço" necessário para fazer girar o eixo não basta definir a força empregada: é preciso também dizer a que distância do eixo a força é aplicada. O "esforço" é medido pelo conjugado, que é o produto F x a, da " força" pela "distância". No exemplo citado, o conjugado vale: C = 20 kgf x 10 cm = 10 kgf x 20 cm = 5 kgf x 40 cm • = 200 cm kgf Se medirmos as distâncias em metros, teremos o conjugado em mkgf (metro-quilograma-força), que é a unidade de medida mais usual. C =-20 kgf x 0,1m = 10kgf x 0,2 m= 5kgf x 0,4 m= 2m kgf ,1 20 k«( FIGURA 2.2. 2.3.2. CATEGORIA DE CONJUGADO: Classificação conforme as características de conjugado em relação à velocidade e à corrente de partida. Em motores normais usa-se a categoria N (conjugado de partida normal, corrente de partida normal, baixo escorregamento), para cargas com inércia alta, consultar o fabricante. 2.3.3. TEMPO COM ROTOR BLOQUEADO(S): Define-se como o tempo máximo admissível pelo motor sob corrente de rotor bloqueado (corrente de partida). Na prática, adota-se esse tempo como o tempo de partida máximo do motor. 2.3.4. CLASSE DE ISOLAMENTO: Define o limite máximo de temperatura que o enrolamento do motor pode suportar continuamente, sem que haja redução na sua vida útil. As primeiras classes de isolamento e suas respectivas temperaturas-limites (conf. ABNT) são: A (105 °C); E (120°C) ; B (130°C) ; F (155°C) ; H ( 1 8 0 °C). 2.3.5. ROTAÇÃO NOMINAL: Rotação do eixo do motor, quando sob carga nomi nal. 2.3.6. ROTAÇÃO SÍNCRONA (n): Rotação do campo girante do motor 120 x frequência da rede número de pólos do motor Número de Pólos ROTAÇÃO SÍNCRONA (RPM) , Número de Pólos 60 Hz 50 Hz II 3600 3000 IV 1800 1300 VI 1200 1000 VIII 900 750 TABELA 2.1. 2.3.7. REGIME DE SERVIÇO: Grau de regularidade da carga a que o motor ó submetido. - Os motores normais são projetados para regime contínuo (S1); para outros regimes consultar o fabricante. 2.3.8. FATOR DE SERVIÇO - (F.S.): • Chama-se fator de serviço (FS) o fator que, aplicado à potência nominal, indica a sobrecarga permissível que pode ser aplicada continuamente ao motor, sob condições especificadas. Ex: F.S.= 1,15 - neste caso o motor suporta continuamente 15% de sobrecarga acima de sua potência nominal. Note que se trata de uma capacidade de sobrecarga contínua, ou seja, uma reserva de potência que dá ao motor uma capacidade de suportar melhor o funcionamento em condições desfavoráveis. O fator de serviço não deve ser confundido com a capacidade de sobrecarga momentânea, durante alguns minutos. Os motores WEG podem suportar sobrecargas até 60% da carga nominal, durante 15 segundos. O fator de serviço F.S. = 1,0 significa que o motor não foi projetado para funcionar continuamente acima de sua potência nominal. Isto, entretanto, não muda a capacidade para sobrecargas momentâneas. 2.3.9. TENSÃO NOMINAL MÚLTIPLA: A grande maioria dos motores é fornecida com terminais do enrolamento religáveis, de modo a poderem funcionar em redes de pelo menos duas tensões diferentes (ex.:220V/380V). Os principais tipos de religação de terminais de motores. 10 para funcionamento em mais de uma tensão são: a) Ligação Série- paralelo: 0 enrolamento de cada fase é dividido em duas partes (lembrar que o número de pólos é sempre par, de modo que este tipo de ligação é sempre* possível). Ligando as duas metades em série, cada metade ficará com a metade da tensão de fase nominal do motor. Ligando as duas metades em paralelo, o motor poderá ser alimentado com uma tensão igual à metade da tensão anterior, sem que se altere a tensão aplicada a cada bobina. Veja os exemplos numérios da figura 2.3. Este tipo de ligação exige nove terminais no motor e a tensão nominal (dupla) mais comum ó 220V/ 440V,.QU seja, o motor é religado na ligação paralelo quando alimentado com 220V e na ligação série quando alimentado em 440V. A figura mostra a numeração normal dos terminais e o esquema da ligação para estes tipos de motores, tanto para motores ligadosem estrela como em triângulo. O mesmo esquema serve para outras duas tensões quaisquer, desde que seja o dobro da outra, por exemplo 230/460V.. T a L, 44QY. ^ b FIGURA 2.3. b) Ligação Estrela-Triângulo: O enrolamento de cada fase tem as duas pontas trazidas para fora do motor. Se ligarmos as três fases em triângulo cada fase receberá a tensão total da linha, por exemplo (figura 2.4.), 220 volts. Se ligarmos as três fases em estrela, o motor pode ser ligado a uma linha com tensão igual a 220 xj3 = 380 volts sem alterar a tensão no enrolamento que contínua igual a 220 volts por fase.Este tipo de ligação exige seis terminais no motor e serve para quaisquer tensões nominais duplas, desde que a segunda seja igual à primeira multiplicada por -{3. Exemplos: 220/380V 380/660V 440/760V Note-se que uma tensão acima de 600 volts não é usual; nos exemplos 380/660 e 440/760, a tensão maior declarada serve apenas para indicar que o motor pode ser ligado em estrela triângulo, pois não existem linhas dessas tensões. FIGURA 2.4. c) Tripla Tensão Nominal (motor de quatro ten- sões): Podemos combinar os dois casos anteriores: o enrolamento de cada fase é dividido em duas metades para ligação série- paralela. Além disso, todos os terminais são acessíveis, para podermos ligar as três fases em estrela ou triângulo. Deste modo temos quatro combinações possíveis; a primeira tensão nominal corresponde à ligação triângulo paralela; a segunda, à estrela-paraieta, sendo igual a V3vezes a primeira; a terceira corresponde à ligação triângulo série, valendo o dobro da primeira; a quarta sériecorrespondente à ligação estrela série valendo V 3 vezes a terceira, mas como esta tensão seria maior que 600 volts, é indicada apenas como referência de ligação estrela-triângulo. Exemplo: 220/380/440/760V Este tipo de ligação exige doze terminais e a figu- ra 2.5. mostra a numeração normal dos terminais e o esquema de ligação para as três tensões no- minais. 2 / i i « ' ' ^X > / r!"!i \ .3.1 4J0V 2 .3.1 4J0V MOV 23IV •HOV FIGURA 2.5. 11 2.3.10. T A B E L A S DE CARACTERÍSTICAS TÍPICAS: POTÊNCIA CORRENTE NOMINAL(A) Ip/ln 1* FATOR DE SERVIÇO \. TEMPO COM ROTOR BLOQUEADO (() = A QUENTE CV kW 220 380 440 Ip/ln 1* FATOR DE SERVIÇO \. TEMPO COM ROTOR BLOQUEADO (() = A QUENTE 0.18 0.12 0.90 0.52 0.45 4.8 1.35 11 0.25 0.18 1.30 0.75 0.65 4.5 0.35 11 0.33 0.25 1.60 0.92 0.80 52. 0.35 8.0 0.5 0.37 2.10 121 1.05 4.6 0.25 12 0.75 0.55 3.00 1.73 1.50 6.0 0.25 6.0 1 0.75 3.80 2.20 1.90 6.4 1.15 6.0 1.5 1.10 5.00 2.90 2.50 5.1 1.15 6.0 2 1.50 6.50 3.75 3.25 6.3 1.15 6.0 3 2.20 9.00 5.20 4.50 6.8 1.15 6.0 4 3.00 12.0 6.95 6.00 7.4 1.15 6.0 5 3.70 15.0 8.65 7.50 7.1 1.15 6.0 6 4.40 17.0 9.80 8.50 7.9 1.15 6.0 7.5 5.50 22.0 12.7 11.0 7.7 1.15 6.0 10 7.50 28.0 16.2 14.0 8.0 1.15 5.0 12.5 9.20 34.0 19.6 17.0 8.8 1.15 5.0 15 11.0 40.0 23.0 20.0 8.2 1.15 5.0 20 15.0 52.0 30.0 26.0 8.3 1.15 6.0 25 185 62.0 36.0 31.0 8.6 1.15 6.0 30 22.0 76.0 44.0 38.0 8.0 1.15 6.0 40 30.0 98.0 56.5 49.0 8.7 1.15 8.0 50 37.0 120 69.0 60.0 8.7 1.15 8.0 60 45.0 148 86.0 74.0 7.3 1.00 8.0 75 55.0 180 104 90.0 7.4 1.00 8.0 100 75.0 250 144 - 125 8.5 1.00 6.0 125 90.0 310 179 155 7.3 1.00 12 150 110 380 220 190 8.0 1.00 11 175 130 440 254 220 8.0 1.00 11 200 150 500 269 250 7.2 1.00 15 250 185 610 352 305 8.0 1.00 13 300 220 740 427 370 7.0 1.00 20 350 260 860 496 430 7.0 1.00 18 400 300 980 566 490 7.0 1.00 21 450 330 1050 606 525 7.0 1.00 20 500 370 1220 704 610 7.2 1.00 20 1* Ip/ln - FATOR MULTIPLICADOR PARA OBTER A CORRENTE DE PARTIDA OU CORRENTE COM ROTOR BLOQUEADO. T A B E L A 2.2. C A R A C T E R Í S T I C A S D E M O T O R E S T R I F Á S I C O S ( V A L O R E S M É D I O S D E M O T O R E S W E G , I V P Ó L O S ) . 12 "MOTOR BLINDADO"- CARCAÇA ABNT POTÊNCIA CORRENTE NOMINAL (A) Ip/ln FATOR DE SERVIÇO F.S. TEMPO COM ROTOR BLOQUEADO(s) A QUENTE CW kW 110V 220V 440V Ip/ln FATOR DE SERVIÇO F.S. TEMPO COM ROTOR BLOQUEADO(s) A QUENTE 1.0 0.75 11.6 5.8 2.9 8.2 1.15 6 1.5 1.1 15 7.5 3.75 8.7 1.15 6 2.0 1.5 19 9.5 4.75 8.7 1.15 6 3.0 2.2 30 15 7.5 7.2 1.15 6 4.0 3.0 38 19 9.5 7.1 1.15 6 5.0 3.7 50 25 12.5 7.5 1.15 6 7.5 5.5 68 34 17 7.4 1.15 6 10 7.5 92 46 23 7.6 1.15 6 12.5 9.2 112 56 28 7.0 1.00 6 "MOTOR ABERTO"- CARCAÇA NEMA 1/8 0.09 3.8 1.9 - 5.5 1.4 6 1/6 0.12 4.0 2.0 - 4.8 1.35 6 1/4 0.18 5.4 2.7 - 5.0 1.35 6 1/3 0.25 6.6 3.3 - 5.5 1.35 6 1/2 0.37 8.8 4.4 - 5.7 1.25 6 3/4 0.55 12 6.0 - 5.9 1.25 6 1.0 0.75 16 8.0 - 7.0 1.15 6 1.5 1.10 20 10 - 6.6 1.15 6 2.0 1.50 22 11 - 8.0 1.0 6 Dados da Placa de Identificação: MOD: NÚMERO DO MODELO EX.: 90S 11.89 I i— Mês.ano de fabricação ' Carcaça • Hz, CV.RPM: Valores nominais de frequência, potênciae rotação. • V,A: Valores nominais de tensão e corrente. • F.S.: Fator de Serviço (item 2.3.8.). • ISOL: Classe de isolamento (item 2.3.4.). • Ip/ln: Fator multiplicador para obter a corrente de partida ou de rotor bloqueado. • REG.S.: Regime de serviço (item 2.3.7.). • CAT.: Categoria de conjugado (item 2.3.1.) • IP.: Grau de proteção (item 7.6.). • Y A : Ligações (item 2.3.9.). Notas: 1) OS VALORES NOMINAIS SÃO OBTI- DOS QUANDO O MOTOR ESTÁ SOB CARGA NOMINAL. 2) PARA MAIORES INFORMAÇÕES, CONSULTAR O MANUAL DE MOTORES WEG TABELA 2.3. - CARACTERÍSTICAS DE MOTORES MONOFÁSICOS (VALORES MÉDIOS DE MOTORES WEG). 2.3.11. Placa de identificação: contém as características nominais dos motores WEG MOTORES SA. CP-D20 - B9 2i>0 - JURflCiUA DO SUL - SC • CGCMF • 7Df)57 B3O/OOO103 IN0U5THIA BRASllEinA MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO MOD. ' -1 ' ' Hz cvl rpm * r v * / ' A FS ||S0L I IP/In REC.S. CAT |IP T T T • r f f R S T T 5 t f • R S T 13 3 - CARACTERÍSTICAS DOS COMPONEN- T E S DA CHAVE DE PARTIDA ESTE CAPÍTULO APRESENTA AS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA O "DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES DA CHAVE- CAPÍTULO 5". 3.1. CONTATORES DE FORÇA (PRINCIPAIS). São equipamentos de operação eletromagnética, que têm uma única posição de repouso e são capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais e de sobrecargas no funcionamento (ex.: correntes de rotor bloqueado). Basicamente os contatores são usados para comandar motores. 3.1.1. DIMENSIONAMENTO: Os contatores devem ser dimensionados para a corrente (I) que circula no trecho do circuito onde estiverem inseridos, respeitando-se a categoria de emprego e outros aspectos básicos importantes a seguir: a) Categoria de emprego: determina as condições para a ligação e interrupção da corrente e da tensão nominal de serviço correspondente, para a utilização normal do contator, nos mais diversos tipos de aplicação para CA e CC. EXEMPLOS DE APLICAÇÕES CATEGORIA APLICAÇÕES SERVIÇO NORMAL SERVIÇO OCASIONAL EXEMPLOS DE APLICAÇÕES CATEGORIA APLICAÇÕES LIGAR DESLIGAR LIGAR DESLIGAR -Aquecedores -Lâmpadas incandescentes -Lâmpadas fluorescentes compensadas AC1 manobras leves; carga ôhmica ou jouco indutiva 1 x l n 1 x l n 1,5 x In 1,5 x fn -Guinchos -Bombas -Compressores AC2 comando de motores com rotor bobinado. Desligamento em regime 2,5 x In 1 x l n 4 x In 4 x In -Bombas -Ventiladores -Compressores AC3 serviço normal de manoboras de motores c/rotor de gaiola. Desligamento em regime 6 x In 1 x l n 10 x l n 8 x l n -Pontes rolantes -Tornos AC4 manobras pesadas; acionar motores com carga plena; comando intermitente pulsatório); reversão a Dlena marcha e saradas por contra corrente6 x In 6 x In 1 2 x l n • „ 10 x In TABELA 3.1. - CATEGORIAS DE EMPREGO. DE CONTATORES WEG CONFORME VDE/1EC 14 CATEGORIA DE EMPREGO AC3 (DESLIGAMENTO EM REGIME DE MOTORES C/ROTOR GAIOLA) CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) - atá 440V (CW 07 até380 V) [A] CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) - atá 440V (CW 07 até380 V) [A] 07 4 7 17 27 37 47 57 77 107 177 247 297 330 334 FREQUÊNCIA DE MANOBRAS PARA SERVIÇO NOMINAL [MAN/H] 5,5 9 12 16 25 32 45 63 75 112 180 250 300 400 490 FREQUÊNCIA DE MANOBRAS PARA SERVIÇO NOMINAL [MAN/H] 300 1000 1000 750 750 750 500 500 500 500 500 500 500 500 500 FREQUÊNCIA DE MANOBRAS PARA CONTATOR INSTALADO COM RELE [MAN/H] 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 CATEGORIA DE EMPREGO ACM (SERVIÇO INTERMITENTE; Rf , cl ROTOR DE GAIOLA •VERSÃO A PLENA MARCHA DE MOTOR > CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) 07 4 7 17 27 37 47 57 77 107 177 247 297 330 334 Para 220 V [A] - 3.5 4.8 6.4 9.2 16 21 29 39 62 74 130 155 180 180 Para 380V • [A] - 3.5 5.3 7.3 9.3 16 23 32 37 63 73 110 145 175 210 Para 440 V [A] - 3.5 5.3 7.3 9.3 16 23 32 37 63 73 110 145 175 210 FREQUÊNCIA DE MANOBRAS PARA SERVIÇO NOMINAL [MAN/H] - 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250. 250 CATEGORIA DE EMPREGO ACI (CARGAS RESISTIVAS OU POUCO INDUTIVAS) CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) PARA FREQÊNCIA DE MANOBRAS MÁXIMA DE 50 MAN/H ('.= U (D CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CW CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) PARA FREQÊNCIA DE MANOBRAS MÁXIMA DE 50 MAN/H ('.= U (D 07 4 7 17 27 37 47 57 77 107 177 247 297 330 334 CORRENTE NOMINAL DE SERVIÇO (le) PARA FREQÊNCIA DE MANOBRAS MÁXIMA DE 50 MAN/H ('.= U (D [A] 16 20 25 32 40 50 90 100 110 180 225 350 410 630 630 (1) = Corrente nominal térmica convencional é a máxima corrente, indicada pelo fabricante, que o contator pode conduzir numa operação de 8h sem que as sobre- temperaturas de seus componentes ultrapassem os valores limites determinados pelo fabricante. b) Vida Elétrica: É a durabilidade dos contatos de forças e depende essencialmente da corrente de desligamento. No gráfico a seguir, verifica-se o desempenho de cada contator em função da corrente de desligamento. TABELA 3.2. - CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE CONTATORES WEG (PARA MAIORES DADOS, VER MANUAL DE CONTATORES E RELÉS DE SOBRECARGA WEG) No dimensionamento de contatores para motores, normalmente, considera-se a vida elétrica somente em AC4. Exemplo 3.1. Escolha de um contator para comandar motor WEG de 15 CV, 380 V/60Hz, IV pólos, regime contínuo e desligamento com corrente nominal (In) Solução In = 23A (Tabela 2.2.) CATEGORIA DE EMPREGO: AC3 (Tabela 3.1.) le > l = In 23A le > 23A Na tabela 3.2. (AC3) CW 27 Nota: Exemplos mais completos vide capítulo.5. 15 0.04 0.03 C O R R E N T E O E D E S L I G A M E N T O (Q I A I - ; 5 - s ; n 8 s s s s s e s 8 8 S POTÊNCIA DO MOTOR » * N < A C Í 3 8 0 V I Ikwt FIGURA 3.1. CURVAS CARACTERÍSTICAS DAVI DA ELÉTRICA DE CONTATORES WEG Exemplo 3.2. Motor WEG de 15 CV, 380V/60Hz, IV pólos, regime intermitente (conforme figura 3.2.), 120 partidas/hora. 1) Dimensionamento do Contator: CATEGORIA DE EMPREGO: AC4 (Tabela 3.1.) In = 23A (Tabela 2.2.) le •> I = In le > 23A tabela 3.2. (AC4) CW 47 TRABALHO TRABALHO L m y y \O r (v 30 TEMPO (s) FIGURA 3.2. - CURVA DE CARGA DO MOTOR 2) Vida elétrica do Contator do item anterior: EM AC4 a corrente de desligamento ID = IP = In.lp/ln ID = 23 X 8,2 « 190A (tabela 2.2.) Para ID ~ 190A, o CW 47 tem uma vida útil elétrica de aproximadamente 100.000 manobras (vide figura 3.1.). 3) Dimensionamento do Contator para 1.000.000 manobras Com ID=190A, nas mesmas condições da carga, figura 3.1., obtém-se o contator CW 177. IMPORTANTE: EM AC3 a ID = In, sendo assim.observa- se na figura 3.1. que em AC3 a vida elétrica é superior a 1.000.000 de manobras, ou seja, para um motor que opera trinta vezes por dia, o contator dura mais de cem anos. c) Contatos auxiliares. A quantidade e o tipo de contatos auxiliares necessários numa instalação depende da necessidade de comando, intertravamento e sinalização. Nota: Para maiores informações sobre Blocos Auxiliares consultar o catálogo de Contatores e Relés de Sobrecarga WEG. Exemplo 3.3. CW 07.10 CW 07.01 CW 17.11 CW 17.22 1 NA + 0 NF 0 NA + 1 NF 1 NA + 1 NF 2 N A + 2 N F - N s de contatos auxiliares Normalmente Fechado (NF) • N Bde contatos auxiliares Normalmente Aberto (NA) • Tipo - Contator de Força WEG. d) Tensão de Comando. Definida em função da disponibilidade de tensão e das necessidades dos componentes a serem acionados. 220V é a tensão de comando mais utilizada, pois apresenta establidade de contatação e proporcionalmente menor queda de tensão. Não é recomendado o uso de tensões de comando acima de 220 V, porque podem comprometer a isolação dos componentes de comando. Caso não se tenha a tensão de comando desejada, pode-se obtê-la através de transformador de comando, por exemplo: rede 440V e se necessário no comando tensão de 220 V. O dimensionamento do transformador de comando é apresentado no item 3.6. Em corrente alternada as tensões de comando padronizadas para contatores WEG são: - CW 07 -12,24,110,127.220.380V - CW 4 ao CW 37 -12,24,110,127,220,254,380,440V - CW 47 ao CW 247 -110,127,220,254,380,440V - CW 297 ao CW 334 -110,220,380,440V - CAW 04 - 12,24,110,'127,220,380V - CAW 4, CAW 8 -12,24,110,127,220,254,380,440V Outras tensões são disponíveis mediante consulta. 16 1L1 3L2 SL3 13 (BL4) 1L1 3L2 5L3 21 2T1 4T2 6T3 14 BT4 CW 07.10 CW4.10 CW7.10 CW 17.10 PODEM SEP. T E T R A P O L A R E S 1L1 3 L 2 S L 3 2T1 4T2 6T3 22 CW 07.01 CW4.01 CW7.01 CW 17.01 2T1 4T2 BT3 CW 27.00 CW 37.00 ADMITEM BLOCOS DE CONTATOS AUXILIARES FRONTAIS. PERMITINDO MÚLTIPLAS COMBINAÇÕES. (EXCETO CW 07) 111 3L2 5L3 13 21 CW4.11 CW7.11 CW 17.11 2T1 4T2 6T3 14 22 CW 27.11 CW 37.11 1L1 3L2 5 U 13 21 31 43 2T1 4T2 6T3 14 22 32 44 CW 4.22 CW 7.22 CW 17.22 CW 27.22 CW 37.22 21 13 1L1 3L2 5L3 31 43 22 14 2T14T2 6T3 32 44 CW 47.22 CW 57.22 CW 77.22 CW 107.22 CW 177.22 CW 247.22 CW 297.22 CW 330.22 CW 334-22 ADMITE BLOCOS DE CONTATOS AUXILIARES LATERAIS, TRANSFORMAN- DO-SE EM CW 47.44 à CW 334.44 FIGURA 3.3. - DIAGRAMAS DE CONTATOS PARA CONTATORES DE FORÇA Em corrente contínua as tensões de comando padronizadas para contatores WEG são: - CW 07 ao CW 37 - 12,24,48,110,125,220V - CW 47 ao CW 77 - 48,110.125.220V - CW 107 ao CW 177 -110.125.220V - CAW 04 ao CAW 08 -12,24,48,110,125.220V Outras tensões são disponíveis mediante consulta. Exemplo 3.4. Especificação completa do Contator de Força CW 2 7 . 0 0 2 2 0 V / 6 0 H Z Tensão de Comando 0 N A + 0 N F Tipo 27 Contator de Força TIPO CONTATOR AO LIGAR (PICO) CONTATOR UG (EM REGIME) TIPO FATOR POTÊNCIA (COS 0 ) , POTÊNCIA ATIVA (W) POTÊNCIA APARENTE (VA) POTÊNCIA APARENTE (VA) FATOR POTÊNCIA (COS 0) POTÊNCIA v ATIVA (W) POTÊNCIA REATIVA(VAr) POTÊNCIA APARENTE (VA) CW07 0.85 16.57 10.27 19.5 0.45 2.47 4.91 5.5 CW 7 0.66 56.10 34:77 66 0.27 3.10 11.07 11.5 CW17 0.66 56.10 34.77 66 0.27 3.10 11.07 11.5 CW27 0.66 53.46 60.85 81 0.27 3.24 11.55 12 CW37 0.66 53.46 60.85 81 0.27 3.24 11.55 12 CW47 0.48 148.80 271.95 310 0.27 7.36 31.15 32 CW57 0.48 148.80 271.95 310 0.23 7.36 31.15 32 CW77 0.48 148.80 271.95 310 0.23 7.36 31.15 32 CW107 0.48 240.00438.63 500 0.23 9.89 42.85 43 CW177 0.37 314.40 789.68 850 0.26 15.60 57.94 60 CW247 0.24 264.00 1067.85 1100 0.38 31.92 77.70 84 CW297 0.32 704.00 2084.32 2200 0.40 48.00 110.00 120 CW330 0.22 990.00 4389.75 4500 0.46 82.80 159.82 180 CW334 022 1122.00 4975.05 5100 0.46 92.00 177.58 200 TABELA3.3.- CONSUMO DE CONTATORES DE FORÇA WEG (COMANDO EM CA.) 17 3.2. CONTATORES AUXIUARES. Usado para fins de comando, intertravamento e sinalização. 3.2.1. DIMENSIONAMENTO: Os contatores auxiliares são dimensionados em função da necessidade de contatos e da corrente de comando, respeitando-se a categoria de emprego. a) Categoria de Emprego CATEGORIA; m %SERVIÇO OCASIONAL CATEGORIA; AC 11 Circuitos de comando em corrente alternada 10 x l n 1 x In 11 x In 11 x l n DC 11 Circuitos de comando em corrente contínua 1 x l n 1 x In 1,1 x l n 1,1 x l n TABELA 3.4. -CATEGORIAS DE EMPREGO. CONFORME VDE/IEC CATEGORIA DE EMPREGO AC11 • C O R R E N T E NOMINAL DE , SERVIÇO(le) CAW CAW ' 4 l l ç A W B PARA 22Ó V (A) 6 10 PARA 380 V (A) A 6 6 PARA 440 V (A) - 4 4 CATEGORÍ/ VDE EMPREGO DC 11 . CORRENTE NOMINAL DE ,» SERVIÇO (le) PARA 3 CONTATOS EM SÉRIE CAW 04 Í | Ç A W | I CAW 8 PARA 24 V (A) 2.5 16 16 PARA 110 V (A) 0.7 1.5 1.5 PARA 220 V (A) 0.36 0.5 0.5 TABELA 3.5. - CARACTERÍSTICAS TÍPICAS 18 b) Combinação de Contatos CAW 04 13 23 33 43 14 24 34 44 4 NA (.40) 13 21 31 41 •«fr+f AA 22 32 42 1NA + 3NF (.13) 13 21 31 43 14 22 32 44 2NA + 2NF (.22) 13 21 33 43 A2 14 22 34 44 3NA + 1NF (.31) CAW 4 13 23 33 43 14 24 34 44 4NA (.40) 13 21 31 43 14 22 32 44 2NA + 2NF (.22) 13 21 33 43 14 22 34 44 3NA + 1NF (.31) . Admite blocos de contatos auxiliares aditivos permitindo múltiplas combinações. Máx. 3 blocos CAW 8 13 23 33 43 51 61 14 24 34 44 52 62 4NA + 2NF (.42) 13 23 33 43 53 61 71 81 14 24 34 44 54 62 72 82 5NA + 3NF Í.531C) 13 23 33 43 53 61 73 83 14 24 34 44 54 62 74 84 7NA + 1NF (.71) 13 23 33 43 51 61 71 81 14 24 34 44 52 62 72 82 4NA + 4NF (.44) (*) 13 23 33 43 53 61 71 83 «mttft 14 24 34 44 54 62 72 84 6NA + 2NF (.62) (•) 13 23 33 43 53 63 73 83 14 24 34 44 54 64 74 84 8NA (.80) (*) Disponível com bobina C.C. Um contato NF é originalmente utilizado no circuito da bobina FIGURA 3.4. - DIAGRAMA DE CONTATOS PARA CONTATORES AUXILIARES EXEMPLO 3.5. - ESPECIFICAÇÃO COMPLETA DO CONTATOR AUXILIAR CAW 04. 40 220V/60HZ I Tensão de Comando 4 NA + 0 NF Tipo 04 Contator auxiliar WEG TABELA 3.6. - CONSUMO DE CONTATORES AUXILIARES WEG (COMANDO EM C.AJ TIPO CONTATOR NO LIGAR (PICO) CONTATOR LIGADO (EM REGIME) TIPO FATOR POTÊNCIA (COS 0 ) POTÊNCIA ATIVA (W) POTENCIA REATIVA (VAr) POTENCIAI APARENTE (VA) FATOR POTÊNCIA (COS 0 ) POTÊNCIA ATIVA (W) POTÊNCIA REATIVA (VAr) POTÊNCIA APARENTE (VA) CAW 04 0.85 16.57 10.27 19.5 0.45 2.47 4.91 5.5 CAW 4 0^66 56.10 34.77 66 0.27 3.10 11.07 11.5 CAW 8 0.66 56.10 34.77 66 0.27 3.10 11.07 11.5 3.3. RELÉS DE SOBRECARGA. Protegem o motor contra sobrecargas, inclusive falta de fase e rotor bloqueado. 3.3.1. DIMENSIONAMENTO: Os relés devem ser dimensionados de forma que contenham em sua faixa de ajuste a corrente (I) que circula no trecho onde estão ligados. TIPO RW27.1 RW 27.2 RW67 RW 207 RW407 0.28-0.4 1.2-1.8 22-32 42-62 160-240 0.4-0.6 1.8-2.8 30-46 56-80 204-300 FAIXA DE AJUSTE (A) 0.56-0.8 8.8-4 42-62 80-120 240-360 FAIXA DE AJUSTE (A) 0.8-1.2 4-6 - 120-180 306-450 FAIXA DE AJUSTE (A) 1.2-1.8 5.6-8 - 360-540 FAIXA DE AJUSTE (A) 1.8-2.8 8-12 - - 476-700 FAIXA DE AJUSTE (A) 2.8-4 11-17 - - 560-840 4-6 15-23 - - - 22-32 - - - TABELA 3.7. - CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE RELÉS DE SOBRECARGA WEG EXEMPLO 3.6. - ESCOLHA DE RELE DE SOBRE- CARGA PARA PROTEGER MO- TOR DE 15 CV 380V/60HZ IV PÓLOS, REGIME CONTÍNUO. In = 23A (tabela 2.2.) I = l n I = 23A—TABELA 3.7.—RW 27.2 (22-32A) NOTA : EXEMPLOS MAIS COMPLETOS VIDE CAPÍTULO 5 3.3.3. CURVAS CARACTERÍSTICAS DE DESAR- ME DOS RELÉS TÉRMICOS DE S O B R E C A R G A WEG: td mm. ' IB0 120 90 « 0 4 0 20 IO 6 4 2 60 40 20 10 6 5 4 Z I 1 \ \ , \ y \ CA ^ T R 1AC POL 'EF IS" IC A M i l BIPOLAR 1 S 0,6 0,8 I |,5 4 5 6 a 10 FIGURA 3.5. - RW 27 3.3.2. - CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES: Sempre que possível, o relê não deve ser dimensionado com a corrente nominal do circuito situada no extremo superior de sua faixa de ajuste, pois se houver necessidade do motor ser usado, com fator de serviço acima de 1, o relê não permitirá tal corrente, mesmo que o motor suporte esta situação. Análise semelhante é valida para o extremo inferior, onde o relê teria dificuldades para detectarfalta de fase, quando o motor estivesse trabalhando abaixo de 60% da corrente nominal. Em casos especiais, onde o tempo de partida é longo ou o volume de manobras é elevado (acima de 15 manobras/ hora), deve-se utilizar sondas térmicas (item 3.8.). Para obter-se a eficácia na proteção contra falta de fase, é necessário regular o relê para a corrente de trabalho (corrente medida) no motor. Em caso de dúvidas ou em situações específicas, pode- se verificar a proteção do relê, comparando-se a curva de capacidade térmica (corrente x tempo) do motor com a curva do, relé. td o E I- tio 1 2 0 9 0 eo 4 0 2 0 1 0 « 4 Cur va 1 acter "Car va 1 acter fitica Tripol ar rva í CAF BIP 1ACTE DLAR RÍST IC/ rva í CAF BIP 1ACTE DLAR RÍST IC/ 0.1 03 1 1.5 2 iln 3 « » 10 FIGURA 3.6. - RW 67 20 0,6 0,8 I 1,5 2 3 4 5 6 8 10 Xlfl - F1G.3.7.-RW207 Valores de desligamento a partir da temperatura ambiente (sem aquecimento prévio). Para relá operando em temperatura normal de trabalho e com corrente nominal (pré-aquecido), considerar os tempos em tomo de 25 a 30% dos valores das curvas. 3.4. FUSÍVEIS DE FORÇA. Os fusíveis são dispositivos de proteção, contra sobrecorrente que quando usados em circuitos alimentadores de motores, protegem os mesmos, principalmente contra correntes de curto-circuito e seletivamente (em combinação com relés de sobrecarga) contra sobrecargas de longa duração. 3.4.1. CLASSIFICAÇÃO: Os fusíveis podem ser classificados de acordo com diversos critérios. Destes critérios os mais usados são: a) tensão de alimentação:alta tensão ou baixa-tensão; b) características de interrupção: ultra-rápido ou retardado. Os fusíveis usados na proteção de circuitos de motores são da classe funcional (antigo GL), indicando que são fusíveis com função de "proteção geral". A característica de interrupção destes fusíveiséde efeito retardado, pois os motores (cargas indutivas) no instante de partida, solicitam uma corrente diversas vezes superior à nomi- nal (ver tabelas 2.2. e 2.3., referentes a correntes de partida Ip/ln). Caso fossem utilizados fusíveis com características de interrupção "ultra-rápida"se verificaria que estes fundiriam (queimariam) frequentemente, em função da corrente de partida do motor, o que não estaria de acordo com a função do fusível, pois a corrente de partida não representa nenhuma condição anormal. Há que se salientar, porém, que sob condições de curtc- - L . , I 1 1 1 1 1 1 1 I I I I I Cv« OS 1 1.9 l 3 4 5 6 8 10 x in FIGURA 3.8. - RW 407 OBS.: O RW 407 não protege contra falta de fase circuito, a corrente de interrupção instantâneado fusível retardado é bem semelhante a dos fusíveis ultra-ráptdos, porque neste caso a intensidade térmica é tal que o fusível funde-se instantaneamente. c) Forma construtiva: Quanto a sua forma construtiva classificam-se basicamente em fusíveis do tipo "D" e do tipo "NH". Os fusíveis do tipo "D" (DIAMETRAL, ver figura 3.9.), são recomendados para uso tanto residencial quanto industrial, pois possuem proteção contra contatos (toques) acidentais e podem ser ma- nuseados por pessoal não qualificado. São construídos em correntes normalizadas de 2 a 100A, capacidade de ruptura de 70 kA, tensão máxima 500V. Os fusíveis do tipo "NH" (alta capacidade - baixa tensão, ver figura 3.10), são recomendados para uso industrial e devem ser manuseados apenas por pessoal qualificado. São fabricados em correntes de 6 a 1000A, capacidade de ruptura de 100 kA e tensão máxima 500V. Na prática e por razões económicas costuma-se utilizar fusíveis do tipo "D" até 63A e acima deste valor fusíveis do tipo "NH". I FIGURA 3.9. FUSÍVEL DO TIPO 'D' FIGURA 3.10. FUSÍVEL DO TIPO "NH" CimVA CARACTERÍSTICA "D" Tenipo x Corrente < E o> o i* <n 3 CD n o Q . E W a n d a 4 S % d . corr .n l . C u r v u tompc-corr.nl. média, par . l u ^ H . o p.rtodo d . •rtado nâo preaquaddo Por carga. Oorr .n l . em A (valor .IJcaz) FIGURA 3.11. FUSÍVEIS TIPO "D" 3.4.2. CURVAS CARACTERÍSTICAS DE FUSÍVEIS: 10 20 50 100 200 500 1000 2000 Tolerância ± 5 % da corrente * Curvas tempo-corrente para tusfvels NH, partindo de um estado nSo preaquecldo por carga. 5000 10000 20000 50000 100000 Corrente em A (valor eficaz) FIGURA 3.12 . - FUSÍVEIS TIPO "NH" 3.4.3. DIMENSIONAMENTO: No dimensionamento de fusíveis, recomenda-se que sejam observados, no mínimo, os seguintes pontos : a) Os fusíveis devem suportar, sem fundir, o pico de corrente (Ip), dos motores, durante o tempo de partida (TP) com Ip e TP entra-se nas figuras 3.11. ou 3.12. b) Os fusíveis devem ser dimensionados para uma corrente (IF), no mínimo 20% superiora nominal (In) do circuito de alimentação do motor que irá proteger. Este critério permite preservar o fusível do "envelhecimento" prematuro, fazendo com que sua vida útil, em condições normais, seja mantida. IF £ 1,2 In c) Os fusíveis de um circuito de alimentação de motores também devem proteger os contatores e relés de sobrecarga. IF £ I F , ^ (tabelas 3.8. e 3.9.) CONTATOR; • í vS CW07 CW4 CW7 CW17 CW27 CW37 CW47 CW57 CW77 CW107 CW177 CW247 CW297 CW330 CW334 FUS.RET. 16 25 25 35 50 63 125 125 160 224 250 315 400 500 630 TABELA 3.8. FUSÍVEIS MÁXIMOS ADMISSfVElS PARA CONTA- TORES TRIPOLARES WEG 23 TABELA 3.9. FUSÍVEIS MÁXIMOS ADMISSÍVEIS PARA RELÉS DE SOBRECARGA WEG RELÊ F A I X A DE A J U S T E F U S Í V E L D E ' R E T A R D O ( I F : « ) 1 27.1 0.28-0.4 2A* 27.1 0.4-0.8 2A 27.1 0.56 - 0.8 2A 27.1 0.8-1.2 4A 27.1 1.2-1.8 6A 27.1 1.8-2.8 6A 27.1 2.8 - 4.0 10A 27.1 4 -6 16A 27.2 0.28 - 0.4 2A* 27.2 0.4 - 0.6 2A 27.2 0.56 - 0.8 2A 27.2 0.8-1.2 4A 27.2 1.2-1.8 6A 27.2 1.8-2.8 6A 27.2 2.8 - 4.0 10A 27.2 4 -6 16A 27.2 5.6-8 20A 27.2 8-12 25A 27.2 11-17 35A - 27.2 15-23 50A" 27.2 22-32 63A 67 22-32 63A 67 30-46 100A 67 42-62 125A 207 42-62 125A 207 56-80 160A 207 80-120 200A 207 120-180 300A 407 160-240 355A 407 204 - 300 500A 407 240 - 360 500A 407 306 - 450 800A 407 360 - 540 800A 407 476 - 700 1200A 407 560 - 840 1200A (*) = ultra-rápido. EXEMPLO 3.7. DIMENSIONAMENTO DE FUSÍVEIS PARA PROTEGER MOTOR WEG DE 15CV, 380V/60Hz,IV PÓLOS, SUPONDO TEMPO DE PARTIDA (TP) 10s. a) 1 9 Critério DA TABELA 2.2. In = 23A Ip/ln = 8,2 Ip = In. Ip/ln Ip = 23 . 8,2 l p= 188A TP = 10s. Em função de TP e Ip, obtém-se na figura 3.11 um fusível de 63A (IF = 63A) Ver figura 3.13 b) 2 B Critério FIGURA 3.13. IF > 1,2xln 63A >27,6A c) 3 9 Critério IF < I F M A X (Tabelas 3.8. e3.9.) Nota: Exemplos mais completos vide capítulo 5. 3.5. FUSÍVEIS DE COMANDO. Para a proteção dos circuitos de comando normalmente se utilizam fusíveis com características de interrupção retardada e forma construtiva do tipo D (vide figura 3.9.). Outras informações no item 3.4. 3.5.1. DIMENSIONAMENTO: As potências de regime e de pico dos circuitos de comando variam conforme a sequência de operação dos componentes, sendo assim, devemos dimensionar os fusíveis para o instante de maior potência de consumo. Basicamente existem duas s i tuações para o dimensionamento dos fusíveis de comando: a) Circuito de comando sem transformador de comando Neste caso para o dimensionamentp de fusíveis é necessário que se observem no mínimo duas condições: a.1 Deve-se escolher um fusível com corrente nomi- nal (IF) superior a corrente em regime (IR) do circuito de comando. IF> IR sendo: IR = SR/Uc onde: SR, somatória das potências aparentes dos contatores ligados (em regime) no instante em referência. (Tabelas 3.3. e 3.4.). Uc, tensão de comando do circuito. a.2 - O fusível escolhido para a condição anterior deve suportar as correntes de pico (Ip) do circuito de comando 24 durante o tempo de ligação (T) dos contatores. Para se verificar esta condição entra-se no gráfico de fusíveis (gráfico 3.11.) com a corrente (Ip) e com o tempo (T.). CORRENTE DE PICO (Ip) Ip = Sp/Uc onde: Sp, somatória das potências aparentes de pico em regime dos contatores no instante em referência (Tabelas 3.3. e 3.6.). Exemplo 3.8. - CÁLCULO DOS FUSÍVEIS PARA O CIRCUITO DE COMANDO (FIG.3.14.) CONSIDERANDO-SE UMA CHAVE Y A DE 300CV, FN C/COMANDO 220V. a.1 - Deve-se analisar o instante de maior potência em regime. Neste caso o instante T4. I R = SR Uc [] F F21 95 98 SHI SH1 FT1 96 KT1 y\ 18 15 J 2 6 l J 2 8 K3\1 ^ - 25 K2\ K3 t K2 SH1, FIGURA 3.14 TABELA 3.10 CONSUMO DOS CONTATORES DO EXEMPLO (VIDE TABELAS 3.3. e 3.4.) INSTANTE í é Í A I ^ Í S P í s, CQNTATORES;^; ; ciRçurrò:;# CÒMANDO.;ij eotíDEÇICO íiíâ COMANDO' " •' INSTANTE LIGAR";.' ' LIGADO \ ciRçurrò:;# CÒMANDO.;ij eotíDEÇICO íiíâ COMANDO' " •' Tl KÍ(CW 334) K3(CW 247) •-• SP = 5100+1100 SP = 6200 VA T2 K1(CW334) K3(CW247) SR = 200 + 84 SR = 284VA T3 K2(CW 334) K1(CW334) SP = 5100 + 200 SP = 5300 VA T4 K1(CW334) K2(CW 334) SR = 200+200 SR = 400VA TEMPO MÍNIMO DEATUAÇÃO DO FUSÍVEL (T) Em termos práticos e já considerando a redução no tempo de atuação dos fusíveis quando pré- aquecidos (temperaturas de trabalho), foram generalizados os seguintes tempos: 0,1 s-até o CW 77 0,2s-atéoCW334 R " 2 2 0 IR=1,82A If > IR If >1,82A If =2A O fusível de 2A permite a maior corrente em regime (instante T4). a.2 - Instante T1 , maior potência de pico. • corrente de pico Ip = Sp/Uc Ip = 6200/220 Ip = 28.2A • Tempo mínimo de atuação do fusível T = 0,2s (S) to y I <J> } •y \ V T ) 0,2 28,2 A FIGURA 3.15. Em função de TP e "T", obtém-se na figura 3.11. o fusível em 6A. Ver figura 3.15 CONCLUSÃO : O fusível de 6A atende as duas condições: b) Circuito de comando com transformador de comando Existem duas situações: • Fusíveis no primário: É necessário que se verifique as duas coridições: b.1. a corrente (IF) do fusível deve ser superior à corrente em regime (IR) do circuito. IR= - St Uprimário onde: ST = Potência nominal do transformador IF > IR b.2. o fusível deve suportar a corrente de pico (Ip)máxima admissível pelo transformador, durante o tempo de ligação dos contatores. • Fusível no secundário: Devem ser considerados os mesmos critérios de dimensionamento sem transformador. A potência máxima admissível pelo transformador (Smax) é obtida na figura 3.20 em função do fator de potência do circuito (na condição de pico) e da potência nominal do transformador. _ Smax ^ ~ Uprimário EXEMPLO 3.9. a) b) CÁLCULO DOS FUSÍVEIS PARA O PRIMÁRIO DE U M TRANSFORMADOR DE - 1500VA (EXEMPLO 3.10.). IR = St Uprimário I R = - 1500 380 IR= 3.95A Escolhe-se o fusível de capacidade de corrente nominal (IF) imediatamente supe- rior. IF > IR IF = 4A O fusível de 4A permite a maior corrente de regime. corrente de pico sendo : fp = 2 5 % Em função de fp e S T , obtém-se na figura 3.20. q _ MAX l P = • 9000VA, Ver figura 3.16. Smax Uprimário lp = 9000 380 Tempo mínimo de atuação do fusível (T) T = 0,2s EM FUNÇÃO DE Ip e T* OBTÉM-SE NA FIGURA 3.11., O FUSÍVEL DE 6A (Ver figura 3.17) =9CO0VA j K ^ - K N J ^ V 1 5 0 0 V A '^* .1200VA 25 FP(%) FIGURA 3.16. FIGURA 3.17. CONCLUSÃO: O FUSÍVEL DE 6A ATENDE ÀS DUAS CONDIÇÕES. 3.6. - T R A N S F O R M A D O R D E COMANDO. O transformador de comando tem como objetivo principal compatibilizar a tensão da rede com a tensão de comando. A norma, assim como a experiência de campo, recomendam 220V. O uso deste componente possibilita que o circuito de comando seja ligado entre fase e ier ra , evitando o desequilíbrio do ponto neutro da ligação estrela da rede. Este desequilíbrio causa a variação de tensão de comando. O transformador isola (separa) eletricamente o circuito de comando do principal. Com esta prática o circuito de comando estará isento de qualquer anomalia (curto-circuito, sobrecargas) do circuito força. IP 23.7 A 26 3.6.1 .FORMAS DE INSTALAÇÃO: R £§3 F22 F21 X CIRCUITO DE COMANDO FIGURA 3.18. EM REDES TRIFÁSICAS SEM NEUTRO b) A potência nominal do transformador (ST), deverá ser superiora potência de regime do circuito (SR) no instante em que a lógica de comando tiver o maior consumo em regime (contatores ligados) ST > SR. Onde: SR = somatória das potências aparentes dos contatores ligados (tabelas 3.3. e 3.6.), no instante em referência. A potência instantânea máxima do transformador deverá ser superior à potência de pico máxima que possa ser solicitada pelo circuito. A escolha do transformador para esta condição é obtida na figura 3.20., sempre em função da potência de pico (SP) e do fator de potência (FP), do circuito. R N CIRCUITO DE COMANDO FIGURA 3.19. EM REDES TRIFÁSICAS COM NEUTRO 3.6.2. DIMENSIONAMENTO: A potência de pico do circuito de comando no instante de ligar, assume diversas vezes o valor da potência em regime do circuito ligado. Por esse motivo, como também paraevitar sobreaquecimento do transformador e queda de tensão excessiva no instante de picos, devem ser atendidas as seguintes condições: • Potência de pico (SP) É a somatória das potências aparentes de pico e em regime (tabelas 3.3. e 3.6.) dos contatores no instante em referência. • Fator de potência (FP) Fator de potência (FP) deve ser calculado apenas para o instante onde se tem a maior potência de pico. FP = Pp/SPx100, onde Pp, é a somatória das potências ativas, de pico e em regime (tabelas 3.3. e 3.6.) de todos os contatores no instante de maior pico. IMPORTANTE: EM CIRCUITOS DE COMANDO DE CHAVES DE PARTIDA INDIVIDUAIS.DESPREZA-SE A POTÊNCIA CONSUMIDAPOR RELÉS ELETRÔNICOS E SINALIZAÇÕES. 27 10 20 30 40 50 60 /O BO 90 100 FATOR DE POTÊNCIA - FP Cd FIGURA 3.20. EXEMPLO DE CURVA CARACTERÍSTICA DE TRANSFORMADORES DE COMANDO COM QUEDA DE TENSÃO MÁXIMA DE 5% E NO MÁXIMO 300 MANOBRAS/HORA EXEMPLO 3.10. CÁLCULO DO TRANSFORMADOR PARA O CIRCUITO DE COMANDO A SEGUIR, CONSIDERANDO-SE UMA CHAVE Yâ, 300 CV, 380V, a TRANSFORMADOR DE COMANDO. R- SH1 KT1g~) K1 ' KT1M 18 15 26I 28 K3' 'tf KT1 3 K2\ K1 25 K3 7 K i r n K 2 ( ~ D SH1I 28 SOLUÇÃO: INSTANTE ' | l^ ; fÀTUA^ÒlS©' ;||igCOr|TATO^ PÓT.EMV;-.';'Í RÉQÍM&#-Ã: CIRCUITO'':*. COMANDO* POtÒEPICO°- CIRCUITO ' COMANDO r; - INSTANTE LIGAR UGADÒ | PÓT.EMV;-.';'Í RÉQÍM&#-Ã: CIRCUITO'':*. COMANDO* POtÒEPICO°- CIRCUITO ' COMANDO r; - T1 K1(CW334) K3(CW 247) SP = 5100 + 1100 SP = 6200 VA T2 - K1(CW334) K3(CW247) SR-200+ 84 SR = 284VA T3 K2(CW 334) K1(CW334) SP = 5100 + 200 SP " 5300 VA T4 - K1(CW334) K2(CW334) SR • 200+200 SR = 400VA TABELA 3.11.CONSUMO DOS CONTATORES DO EXEMPLO Deve-se verificar as duas condições citadas: a) St > SR (instante de maior potência em regime). St > 400VA Apanha-se o transformador com potência nominal igual ou imediata superior. Conforme relação de potências na figura 3.20. resulta, St = 400VA. b) * POTÊNCIA DE PICO (instante de maior potência de pico). Sp = 6200 VA * FATOR DE POTÊNCIA (instante de maior potência de pico). Ver tabela 3.3. Pp = 264+ 1122 Pp = 1386W Fp = - g - x 1 o o F d - 1 3 8 6 X 100 H " 6200 Fp = 22,4% Em função de Sp e Fp, obtém-se na figura 3.20. um transformador (St) de 1500VA. 25 Fp {%) CONCLUSÃO: PARA ATENDER AS DUAS CONDIÇÕES É ESCOLHIDO UM TRANSFORMADOR DE 1500VA. ESPECIFICA-SE TAMBÉM: - Tensão primária: 380V (tensão da rede) - Tensão secundária: 220V (tensão de comando). 3.7. AUTO TRANSFORMADORES DE PARTIDA. Os autotransformadores dist inguem-se dos transformadores pelo fato de possuírem apenas um enrolamento, que é ao mesmo tempo primário e secundário. São aplicados em chaves de partida compensadora (itens 4.3. e 5.3.) para permitir a redução da tensão de alimentação na partida de motores. 3.7.1. DIMENSIONAMENTO: Os autotransformadores possuem, opcionalmente, instalado na bobina central, um termostato (item 3.8.1.). O termostato tem a função de proteção do equipamento contra aquecimento excessivo ocasionado por sobrecarga ou número de partidas acima do especificado. O termostato é especificado em função da classe de isolamento do autotransformador. Para se definir a potência do autotransformador deve-se considerar: - potência do motor - frequência de partida (número de partidas por hora) Existem limitações quanto ao número de partidas, sob pena de danificação dos enrolamentos. Assim sendo, fica estabelecido: • 5 P/H pc<Jendo ser duas consecutrvas cem intervalo mínimo de 0,5 minutos entre elas ou cinco com intervalos de aproximadamente doze minutos: . 10 P/H, podendo ser três consecutivas com intervalo mínimo de 0,5 minutos entre elas ou dez com intervalos de aproximadamente seis minutos. • 20 P/H, podendo ser seis consecutivas com intervalo mínimo de 0,5 minutos entre elas ou vinte com intervalos de aproximadamente três minutos. Tempo de partida do motor. Normalmente os autotransformadores são projetados para suportarem a corrente de partida durante 20s. Após a definição da potência, para completar a especificação do autotransformador deve ser citado: • tensão nominal da rede; • classe de isolamento (item 2.2.4.) em sua maioria classe "B" (130°C) a derivadores (TAP'S) de tensão necessários, normalmente se utiliza TAP'S 65 e 80%. FIGURA 3.22. 3.8. PROTETORES TÉRMICOS (sondas térmicas) PARA MOTORES ELÉTRICOS. Protegem os motores diretamente contra elevações de temperaturas acima das especificações, (usados principalmente em motores): . a prova de explosão (sem ventilador); . com frequência de manobras elevadas; • com tempo de partida muito elevado (partida lenta);. em ambientes quentes. São determinados em função da classe de isolamento dos motores. Para temperaturas acima da classe de isolamento do motor, os termostatos desligam a bobina do contator que alimenta o motor. O religamento será possível tão logo o motor retome à temperatura nominal. Em motores trifásicos utiliza-se um termostato por fase, podendo ser utilizado dois termostatos por fase para operar em alarme e desligamento. Neste caso os termostatos de alarme deverão ser apropriados para a atuação de temperatura prevista do motor e os termostatos de deslizamento,deverão atuar na temperatura da classe de isolamento do motor. OS TIPOS DE TERMOSTATOS MAIS USADOS EM MOTORES SÃO APRESENTADOS NAS TABELAS 3.12. E 3.13. 3.8.1. TERMOSTATOS: Seu princípio de funcionamento baseia-se na deformação de lâminas bimetálicas com o calor. Possuem contatos auxiliares NF que se abrem quando o elemento atinge determinada temperatura (por exemplo classe de isolamento de motores). Os termostatos são colocados entre as espiras, nas cabeças de bobina do motor, sempre do lado oposto ao ventilador. São ligados em série com a bobina do contator principal. CONTATO AUXILIAR DO TERMOSTATO BOBINA DO CONTATORj CAIXA DE LIGAÇÃO FIGURA 3.23. ESQUEMA GENÉRICO DE LIGAÇÃO DE TERMOSTATOS EM MOTORES MONO- FÁSICOS. COMANDO o — • R S T TERMOSTATOS MOTOR FIGURA 3.24. ESQUEMA GENÉRICO DE LIGAÇÃO DE TERMOSTATOS EM MOTORES TRIFÁSICOS. TABELA 3.12. TERMOSTATOS PARA SISTEMAS DE DESLIGAMENTO ISOLAMENTO DO MOTOR TEMPERATURA DE OPERAÇÃO( °C ) ' B 130±5°C 140 ±8% F 150±5°C TABELA 3.13. TERMOSTATOS PARA SISTEMAS DE ALARME ISOLAMENTO DO MOTOR TEMPERATURA DE OPERAÇÃO ( °C) B 105±5"C F- 130±5°C 140±8% Para a especificação do termostato é necessário comparar sua capacidade nominal de corrente com a corrente de comando. 3.8.2. TERMISTORES - PTC: São dispositivos feitos de material semicondutor que, para um determinado valor de temperatura sofrem uma variação brusca no valor da sua resistência. 0 40 60 120 160 200 20 60 100 140 180 0 0 FIGURA 3.25. CARACTERÍSTICAS DE TERMISTORES - PTC 30 O PTC (positive temperature coeficient) é um termistor cuja a resistência aumenta bruscamente para um valor bem definido de temperatura. A instalação dos PTCS é feita entre as espiras, nas cabeças de bobinas do motor, sempre do lado oposto à ventilação. Normalmente utiliza-se um PTC por fase, quando estes estão ligados em série. CAIXA DE LIGAÇÃO CONTATOR RELÊ FIGURA 3.26. DESENHO ESQUEMÁTICO DE LIGAÇÃO DE TERMISTORES EM MOTORES TRIFÁSICOS Para temperaturas acima da classe de isolamento do motor, o PTC através de sua variação brusca de resistência, sensibiliza o relê (vide item 3.11.) que desliga" a bobina do contator, protegendo assim o motor. O religamento do motor será possível tão logo o enrolamento volte à temperatura normal. Esta temperatura está 5 °C abaixo da temperatura nominal de atuação. Os fios das sondas até o relê não devem ser inseridos em dutos juntamente com os cabos de alimentação do motor, para evitar interferências indutivas e capacitivas. A seção destes fios é condicionada a distância, conforme tabela a seguir. TABELA 3.14. DISTÂNCIA DO PTC AO RELÊ (m) 150 300 400 500 1000 SEÇÃO DO FIO (rrim2) 0,50 0,75 1,00 1,50 2,50 Podem ser ligados vários PTC em série, de modo que a soma de suas resistências a frio não ultrapasse550ohms (as normas europeias especificam, no entanto, um máximo de 6 PTCS em série). Caso seja desejável um comando de alarme antes que o motor atinja a temperatura-limite, deve-se utilizar dois protetores por fase. O primeiro deles dimensionado para a temperatura de alarme, que deve ser abaixo da classe de isolação do motor. O segundo deverá ser dimensionado para atuar quando a temperatura alcançar o valor máximo permitido pela classe de isolamento do motor. Exemplo: O motor tem isolamento F e a sobrelevação de temperatura da classe B. Neste caso deveremos ter um termistor para classe B (alarme) e um para classe F (desligamento) para cada fase do motor. OS TIPOS DE TERMISTORES MAIS USADOS EM MOTORES SÃO APRESENTADOS NA TABELA A SEGUIR TABELA 3.15. TERMISTORES PARA O DESLIGAMENTO ' CLASSE TÉRMICA ' TEMPERATURA DE OPERAÇÃO ("C) B 130±5°C 140±5°C F 160±5°C 3.8.3. TERMORESISTÊNCIA: São elementos que têm sua operação baseada na característica de variação de resistência com a temperatura, intrínseca a alguns materiais. Os elementos mais utilizados nesta área são a platina e o níquel, que possuem uma resistência de i 00Q a 0 °C e o cobre com 10Q aO°C. Esses elementos possuem resistência calibrada, que varia linearmente com a temperatura, possibilitando um acompanhamento contínuo do processo de aquecimento do motor, pelo "display" do controlador. Esse sistema de proteção permite ainda a sinalização de advertência com sinais luminosos ou sonoros, antes da temperatura alcançar limites proibitivos. É, por isso, o sistema de custo mais elevado. CAIXA DE LIGAÇÃO CONTATOR RELE FIGURA 3.27. ESQUEMAGENÉRICODEUGAÇÃODE TERMORESISTÉNCIAS EM MOTORES TRIFÁSICOS TABELA 3.16. VALORES DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA EM CLASSE, TÉRMICA TEMPERATURA DE OPERAÇÃO (°C) VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA (Í2) A 105* 5 °C 138,50 a 142,28 . B 130±5°C 147,91 a 151,65 F 150±5 4 C 155,38 a 159,10 3.8.4. PROTETORES BIMETÁLICOS DE DISCO: • Usualmente aplicados em motores monofásicos; • Normalmente se utiliza protetores bimetálicos de disco com dois contatos "NF", ligados em série com a alimentação do motor. " 3 T • Instalados na tampa do motor, do lado oposto da ventilação, • A corrente solicitada pelo motor circula pelo disco bimetálico aquecendo-o e quando a temperatura limite é atingida os contatos se abrem desligando o motor. Após resfriado o bimetal, os contatos se fecham automaticamente ou ainda manualmente, dependendo do sistema de rearme escolhido. • Especificado em função da classe de isolamento e da corrente nominal onde estiver inserido. 3.9. RELÉS DE TEMPO. São temporizadores para controle de tempos de curta duração. Utilizados na automação de máquinas e processos industr iais, especialmente em sequenciamento, interrurpções de comandos e em chave de partida. Possuem monitorização através de LED. 3.9 .1 . RELÉS DE TEMPO COM RETARDO NA ENERGIZAÇAO (RTW...E): Aplicados em sequenciamento de comandos e interrupções, painéis de comando, chaves compensadoras (item 4.3.). • Funcionamento O relê comuta seus contatos de saída, após transcorrido o tempo selecionado na escala, sendo o início de temporização dado quando da energização dos terminais de alimentação A1-A2. ALIMENTAÇÃO . SAÍDA (CONTATOS), FIGURA 3.28. DIAGRAMA DE FUNCIONAMENTO a - instante da comutação b - retomo ao repouso T - temporização selecionada Faixa de ajuste 0,1 a 05 seg. 0,3 a 15 seg. 0,4 a 30 seg. 0,9 a 60 seg. Especificação AJUSTES Escala de Tempo 05 seg. 15 seg. 30 seg. 60 seg. Tensão de comando 24Vcc 110Vca 220Vca Contatos • 1 contato do tipo reversor; • 2 contatos do tipo reversor. EXEMPLO 3.11. ESPECIFICAÇÃO DO RELÊ DE TEMPO PARA UMA CHAVE COMPENSADORA. TENSÃO DE COMANDO 220Vca. RTW. 30. 220. X 1E : Número' décohtatos reversores - Tensão de comando - Escala de tempo 3.9.2. R E L E DE TEMPO COM R E T A R D O NA DESENERGIZAÇAO (RTW ...D): Diferencia-se do tipo "E" (retardo na energização) pela existência dos terminais de acesso ao comando de pulso (1-2), comando este executado por contatos externos ao relê (contatos auxiliares de contatores, botões pulsadores, e t c ) , que cumprem apenas
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