Atividade final - Fundamentos da Automação - Junior Bachega

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Fundamentos da Automação 
 
Avaliação Final 
 
Prof. Wisley Alex Costa 
 
Aluno(a) Junior Bachega 
 
 
1. Considere a placa do motor abaixo. Calcule a cor-rente nominal (In) que este motor 
solicitar a rede 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. A seletividade em um sistema elétrico e algo de ex-trema importância, sabendo 
disso, explique com um exemplo, como funciona a seletividade na proteção de 
sistemas elétricos. 
 
 
3. Por qual razão não podemos abrir uma chave seccionadora antes de desligar o 
motor ou a carga instalada? 
 
4. Em diagramas de comandos elétricos existe um sis-tema de TAGs, essas TAGs 
existem para facilitar a manutenção e execução do sistema. Assim sendo, 
considere o diagrama abaixo: 
 
 
5. Em comandos elétricos, painéis metálicos e Centro de Controle de Motores (CCM), 
são fundamentais para organizar os dispositivos de comando do sis-tema. Faca o 
diagrama de comando de uma partida direta com reversão, e veja qual modelo de 
painel elétrico e comumente utilizado para abrigar estes dispositivos. 
 
6. Faca o diagrama de potência e de Comando de uma partida estrela triangulo e 
explique seu funciona-mento. 
 
7. Qual a diferença de uma partida estrela-triângulo e uma partida através de chave 
compensadora? Qual a diferença pratica? 
 
8. Quando e interessante usar partida através de chave serie paralelo? 
 
 
9. Explique o que e um soft-starter e um inversor de freqüência Site quais as principais 
vantagens e desvantagens de ambos. 
 
10. Faca utilizando o CADSimu uma partida estrela-triângulo e uma partida com chave 
compensadora, ambas devem esta com a sinalização luminosa e as TAGs 
orientadas conforme a norma. 
 
Respostas questões: 
1) 
Sendo: 
In: Corrente Nominal 
Cv: Cavalo vapor 
Vn: Tensão Nominal 
ênciaFatordePot
enton
=
=
ϕ
η
.cos
dimRe
 
 
AIn
In
In
Vn
Cv
In
AIn
In
In
Vn
Cv
In
AIn
In
In
Vn
Cv
In
20,4:
169.527
208.2
:
855,0.81,0.73,1.440
736.3
:
.cos.73,1.
736.
:
90,4:
28.455
208.2
:
855,0.81,0.73,1.380
736.3
:
.cos.73,1.
736.
:
40,8:
584.263
208.2
:
855,0.81,0.73,1.220
736.3
:
.cos.73,1.
736.
:
≅
≅
≅
ηϕ
ηϕ
ηϕ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Numa instalação elétrica, em configuração radial, o objetivo da seletividade é 
isolar a carga que apresenta falha do restante da rede de distribuição, garantindo a 
continuidade de serviço/operação, conforme vimos nos exemplos anteriores. 
Existem vários tipos de falhas elétricas em uma instalação. 
A continuidade de serviço é uma exigência em uma instalação elétrica moderna. A 
falta de uma correta coordenação e seletividade pode provocar a abertura simultânea 
de mais de um dispositivo de proteção situado a montante do ponto com defeito. 
 Podem ocorrer vários tipos de falhas elétricas em uma instalação. As principais são: 
• Sobrecargas 
• Curtos-circuitos 
• Correntes de energização 
• Falhas a terra 
• Correntes transitórias 
 Em cada uma destas situações, deverá existir um dispositivo de proteção que deverá 
atuar e garantir a segurança tanto das pessoas quanto dos equipamentos da 
instalação. Se não houver coordenação entre eles, a possibilidade de desligamentos 
dos circuitos sem defeitos é alta. 
Coordenação e Seletividade 
A seletividade de um sistema de proteção é importante para fazer com que qualquer 
ponto da rede seja eliminado pela proteção localizada imediatamente a montante do 
defeito, e só por ela. 
Com isto, a parte do circuito que fica inoperante será a menor possível. A propriedade 
de escolher entre dois dispositivos de proteção quem vai ser desligado é denominada 
coordenação, a qual vai garantir a seletividade. 
A figura abaixo mostra a diferença entre um sistema sem coordenação seletiva e um 
sistema com coordenação seletiva. 
 Uma vez que o circuito à esquerda mostra um sistema sem coordenação seletiva. 
Neste sistema, pode ocorrer perda de energia desnecessária para cargas não 
afetadas, uma vez que o dispositivo mais próximo da falha não pode eliminar a falha 
antes que os dispositivos sejam abertos. O sistema à direita mostra um sistema 
seletivamente coordenado. 
 
 Uma vez que há a falha, apenas um dispositivo de proteção atua, sendo este o mais 
próximo da falha, dizemos que há coordenação entre os dispositivos de proteção e 
que houve seletividade entre eles. Se, por outro lado, quem atuar for o dispositivo de 
retaguarda, aquele à montante do dispositivo mais próximo, dizemos que os 
dispositivos não são seletivos (embora eles possam estar, de alguma maneira, 
coordenados). 
Proteção de um sistema elétrico 
 Para que o sistema de proteção cumpra a sua função, ele deve possuir algumas 
características que são fundamentais: 
• Coordenação e seletividade 
• Rapidez 
• Confiabilidade 
• Sensibilidade 
Rapidez: As falhas nas instalações devem ser eliminadas o mais rápido possível, de 
forma que os danos causados sejam mínimos. 
Confiabilidade: Um sistema de proteção deve ser seguro e confiável. Em nenhum caso 
deverá realizar uma falsa operação ou falhar em casos de defeitos ou condições 
anormais. Todos os componentes de um sistema de proteção devem ser testados 
periodicamente, para garantir sua atuação durante alguma anomalia. 
Sensibilidade: Uma proteção deve possuir suficiente sensibilidade aos defeitos e 
condições anormais de operação que possam aparecer no sistema. A sensibilidade 
deve ser tal que a proteção perceba um curto-circuito que ocorra na extremidade do 
circuito por ele guardado e mesmo que o defeito seja de pequena intensidade. 
3) Como é uma chave de acionamento e manobra, e não um dispositivo 
automático de proteção, ela é capaz de suportar correntes de curto-circuito por 
um dado período, mas não de seccioná-las, sem colar os contatos. 
 
4) (L1,L2,L2) – Entrada da rede 
(1-2) – Entrada e saída de proteção da fase L1. 
(3-4) – Entrada e saída de proteção da fase L2. 
(5-6) – Entrada e saída de proteção da fase L3. 
(1-2) – Entrada e saída do contator fase L1. 
(3-4) – Entrada e saída do contator fase L2. 
(5-6) – Entrada e saída do contator fase L3. 
(1-2) – Entrada e saída do Relé Térmico fase L1. 
(3-4) – Entrada e saída do Relé Térmico fase L2. 
(5-6) – Entrada e saída do Relé Térmico fase L3. 
(U1) – Alimentação motor fase L1. 
(V2) – Alimentação motor Fase L2. 
(W3) – Alimentação motor Fase L3. 
(PE) – Ponto de Aterramento. 
5) 
 
Painel Partida Direta com reversão 3cv Padrão Adequação NR12 220 v 
• Caixa Metálica 50x40x20 cm; 
• Relé de Segurança; 
• Painéis Elétricos NR-12; 
• Relé de Segurança (Cat.4); 
• Rearme manual; 
• Comandos em 220 Vac 
• Contatores de potência e auxiliares de comando; 
• Chave geral com trava para cadeado; 
• Botão de emergência duplamente monitorado; 
• Proteção sobre corrente do comando; 
• Proteção sobre corrente do motor elétrico; 
• Sinaleiros de Identificação de Painel Energizado/Motor operando/Motor 
parado; 
 
 
6) 
 
Funcionamento: 
Quando acionado o botão B1, este alimenta o contator K1, o relé temporizado T1, e o 
contator K3. Desta forma, seus contatos auxiliares k1 fecham, bem como os auxiliares 
T1 os seus contatos reversíveis aguardam o tempo ajustado e o contato auxiliar k3 
abre, impedindo que K2 entre (Motor em triangulo). 
Após o T1 contar o tempo, irão reverter os contatos onde Contator K3 é desligado, 
onde K2 é acionado e o motor passa ao funcionamento normal em triangulo. 
7) Chave Estrela – Triângulo 
Esta chave é fundamental para a partida do motor tenha a possibilidade de ligação em 
dupla tensão, ou seja, 220/380 v ou 380/660 v ou 440 v/760 v. os motores deverão ter 
no mínimo 6 terminais. 
A partida em estrela – triangulo poderá ser usada quando a curva do conjugado do 
motor é suficientemente elevada para garantir a aceirarão da máquina com a corrente 
reduzida na ligação em estrela a corrente fica reduzida para aproximadamente 1/3 da 
corrente de partida na ligação em triangulo.Vantagens: 
• Chave estrela – triângulo tem custa reduzido. 
• Não tem limite de manobras. 
• Os componentes ocupam pouco espaço. 
• A corrente de partida fica reduzida para aproximadamente 1/3. 
Desvantagens: 
• Só pode ser aplicada a motores com os 6 terminais acessíveis. 
• Tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor 
• Com a corrente de partida reduzida para aproximadamente 1/3 da corrente de 
partida em triangulo. 
• Caso o motor não atinja pelo menos 90% da velocidade nominal, o pico de 
corrente na comutação de estrela para triangulo será semelhante a corrente 
existente em uma partida direta, o que se torna prejudicial aos componentes e 
não traz nenhuma vantagem para a rede elétrica. 
Chave compensadora: 
A chave compensadora pode ser usada para partir motores sob carga, reduz a 
corrente de partida evitando sobrecarga no circuito, deixando, porém, o motor com um 
conjugado suficiente para a partida e aceleração. A tensão na chave compensadora é 
reduzida através de autotransformador, que possui Taps 50,65 e 80% da tensão 
nominal. 
Vantagens: 
• No TAP 65% a corrente de linha é aproximadamente é igual a da partida 
estrela triangulo, entretanto, na passagem da tensão reduzida para a tensão da 
rede. O motor n] ao é desligado e o segundo pico é bem reduzido, visto que o 
autotransformador por curto tempo se torna uma reatância. 
• É possível variar o TAP entre 65 – 80% ou até 90% da tensão da rede, afim de 
que o motor possa partir satisfatoriamente. 
 
Desvantagens: 
• A grande desvantagem é a limitação de sua frequência de manobras. Na chave 
compensadora automática é sempre necessário saber este dado referente a 
manobras para determinar o autotransformador conveniente. 
• Custo de montagem elevado, devido ao autotransformador. 
• Tamanho do painel e especo necessário para abrigo dos componentes. 
8) A chave série-paralelo proporciona uma redução de corrente para 25% do seu valor 
para partida direta. É apropriada para cargas com partida necessariamente em vazio, 
pois o conjugado de partida fica reduzido a 1/4 de seu valor de tensão nominal (partida 
direta). 
9) Soft Starter. 
O soft starter é um dispositivo eletrônico composto por pontes de tiristores (SCR’s) 
acionadas por um circuito eletrônico, com a finalidade de controlar a tensão de partida 
do motor, bem como sua desernegização. Fazendo assim, com que a energização e 
desenergização do motor sejam suavizadas. 
O soft starter pode substituir os tradicionais modos de ligação estrela-triangulo, chave 
compensadora e partida direta. 
Com o soft starter é possível também limitar a corrente de partida, evitando assim, 
picos de corrente. Além de possibilitar a partida e parada suave, e também promover a 
proteção do sistema. 
O soft-starter funciona segundo a redução da tensão de partida, através de 
deslocamento do ângulo de disparo de uma ponte tiristorizada. Sua função é, 
controlar o motor no instante da partida. Após isto, a rede elétrica é conectada 
diretamente ao motor. Todo o processo acontece em 60 Hz. 
O soft starter não controla a velocidade, mas permite controlar vários motores através 
da função Bypass. Esta função tem como finalidade apenas auxiliar na partida do 
motor, quando o motor chagar na tensão nominal o soft starter deixa de atuar ficando 
assim livre para auxiliar na partida dos demais motores. 
Com soft starter é possível conseguir grandes feitos como por exemplo baixo gasto de 
energia, proteção contra choques elétricos, e proteção dos componentes. 
Inversor de Frequência. 
No inversor de frequência, por outro lado, a rede é retificada, filtrada, e aplicada a 
uma ponte de IGBTs. Esses são chaveados em frequência de até 16 kHz. Na entrada 
temos a frequência constante com tensão alternada, e na saída a frequência pode ser 
variável. 
O inversor de frequência controla apenas um motor por vez. No entanto este 
equipamento controla não somente a partida de motor, mas é capaz de variar sua 
velocidade de forma que o torque permaneça constante, através do que chamamos 
curva V/f. 
Comumente usados em motores de indução trifásicos, para assim substituir os 
sistemas de variação de velocidade mecânicos, tais como polias. 
O inversor de frequência controla não só a partida, mas também a frenagem, 
frequência máxima e mínima, monitora a corrente elétrica, além de proteger o motor 
através da determinação da corrente nominal. Usado também para proteção contra 
falta de fase e sobrecarga. No entanto, só é possível controlar um motor por vez. 
Qual a diferença entre Soft starter e Inversor de frequência 
• Tanto o princípio de funcionamento quanto a função são diferentes. 
Características: 
Soft Starter 
• Composto por tiristores (SCR’s) 
• Substitui partidas como estrela triangulo, chave compensadora e partida direta 
• Usado para suavizar a partida dos motores. (Controle somente no momento da 
parida do motor) 
• Proteção do sistema e contra choques elétricos 
• Possibilita controlar a partida de mais de um motor 
 
 
 
Inversor de frequência 
• Composto por IGBT’s 
• Substitui o soft starter 
• Usado para controlar a partida, aceleração, frenagem, velocidade, monitorar a 
corrente elétrica 
• Proteção contra falta de fase e sobrecarga 
• Possibilita controlar a partida de apenas um motor 
Obs. um inversor de frequência pode substituir sempre um soft-starter, mas, o 
contrário não é possível. 
O que determina qual componente será usado é basicamente o tipo de função 
necessária e a função que o componente oferece. 
Basicamente, quando o objetivo é o simples acionamento do motor, usamos o soft 
starter. Quando o objetivo for além da partida, conseguir controlar as ações da ponta 
do eixo do motor e/ou automatizar o processo deve-se utilizar o inversor de frequência. 
 
 
 
10) 
 
Partida Estrela Triangulo. 
 
 
Partida Chave compensadora.