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EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 0 EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 1 INTRODUÇÃO Todos os componentes elétricos possuem uma condição inicial de funcionamento, esta condição esta vinculada se ele permite ou não a passagem de corrente. Um componente em estagio de repouso com o contato aberto e conhecido como normalmente aberto, porém quando ele é ativado ele passa do estado normalmente aberto para o estado fechado. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 2 COMANDOS ELÉTRICOS É a metodologia utilizada para automatizar partes funcionais de máquinas e equipamentos, baseada em operações mutua de contatos elétricos. Os comandos surgiram da necessidade da indústria em produzir com maior agilidade e trazendo consigo a padronização e qualidade Os contatos elétricos envolvidos possuem diferenciação quanto aos conhecidos por vocês, pois eles estão diretamente atrelados a uma condição bem definida dos dispositivos que estão incorporados, a condição de repouso. Esta condição, também chamada de condição inicial, é o modo no qual o dispositivo esta sem qualquer atuação mecânica funcional. “Todos os dispositivos – usados em comandos possuem esta condição e para filosofia de implementação sempre estarão nela”. Contatos Elétricos Existem três tipos de contatos elétricos para comandos elétricos são eles: • NA • NF • Reversor EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 3 NA ���� Normalmente Aberto São os contatos que, quando os dispositivos que eles estiverem incorporados se apresentarem na condição de repouso, não permitem a circulação de corrente elétrica. Simbologia Identificação Letras: NA = Normal Aberto NO = Normally Open Numeração: 3 e 4, 13 e 14, 23 e 24, 33 e 34…93 e 94 OBS.: Todas as variações decimais terminadas em 3 e 4 Cor: Verde NF ���� Normalmente Fechado São os contatos que permitem a condução de corrente elétrica, quando os dispositivos estiverem em condição de repouso. Simbologia Identificação Letras: NF = Normal Fechado NC = Normally Closed Numeração: 1 e 2, 11 e 12, 21 e 22, 31 e 32…91 e 92 OBS.: Todas as variações decimais terminadas em 1 e 2 Cor: Vermelho EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 4 REVERSORES São os contatos que permitem a circulação de corrente elétrica, de um ponto comum e mão permitem para o outro circuito em relação ao mesmo comum. Simbologia LEMBRANDO QUE SEMPRE NA É CONDIÇÃO DE REPOUSO Todo comando elétrico é composto por duas partes básicas, são elas: - Etapa de comando; - Etapa de potencia; ETAPA DE COMANDO: É a etapa responsável pela lógica de comando da automação. Nela estão localizados todos os contatos elétricos de comando, controle e realimentação bem como todos os componentes de interface com a etapa de potencia. Exemplo: Botões, pressostatos, bobinas de contatores e etc... ETAPA DE POTENCIA: É a etapa onde estão alocados todos os contatos para comutação de altas correntes elétricas e as cargas a serem acionadas Exemplo: Contatos de potência de contatores, motores elétricos, resistências e etc... EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 5 DISPOSITIVOS DE MONITORAMENTO: São dispositivos instalados em sistemas para monitorar as variáveis físicas do mesmo, através de contatos elétricos. • Pressostatos: São dispositivos que comutam um ou mais conjuntos de contatos quando a pressão do sistema exceder o (s) valor (es) ajustado (s) Simbologia: PRINCIPAIS CARACTERISTICAS • Pressão de operação; • Faixa de Ajuste; • Tensão máxima dos contatos; • Corrente máxima dos contatos; EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 6 • Fluxostatos: Dispositivos que atuam um ou mais conjuntos de contatos se a vazão de um fluido for superior à ajustada Simbologia: PRINCIPAIS CARACTERISTICAS • Vazão nominal; • Faixa de ajuste de vazão; • Tensão máxima dos contatos; • Corrente máxima dos contatos; EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 7 • Termostatos: São dispositivos que atuam um ou mais conjuntos de contatos de acordo com a variação da temperatura monitorada e a temperatura de ajuste. Simbologia PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS • Temperatura máxima de Operação; • Faixa de ajuste de temperatura; • Tensão e corrente máxima dos contatos; EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 8 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E SEGURANÇA A proteção é uma ação automática provocada por dispositivos sensíveis a determinadas condições anormais, no sentido de evitar ou limitar danos a um sistema ou equipamento, a proteção também pode ser entendida como uma manobra automática. A escolha, aplicação e a coordenação seletiva adequadas ao conjunto de componentes que constituem a proteção de um sistema é um dos aspectos mais importantes da instalação elétrica industrial. A função da proteção é justamente minimizar os danos ao sistema e seus componentes, sempre que ocorrer uma falha no equipamento, no sistema elétrico ou falha humana. Vamos estudar os dois tipos de proteção mais usados nas indústrias. Os dispositivos de proteção contra correntes de curto-circuito, como: disjuntores e fusíveis. E os dispositivos de proteção contra correntes de sobrecarga, como os relés bimetálicos. Seguranças fusíveis As seguranças fusíveis são elementos inseridos nos circuitos para interrompê-los em situações anormais de corrente, como curto-circuito ou sobrecargas de longa duração. De modo geral, as seguranças fusíveis são classificadas segundo a tensão de alimentação em alta ou baixa tensão e também, segundo as características de desligamento em efeito rápido ou retardado. Fusíveis de efeito rápido Os fusíveis de efeito rápido são empregados em circuitos em que não há variação considerável de corrente entre a fase de partida e a de regime normal de funcionamento. Esses fusíveis são ideais para a proteção de circuitos com semicondutores (diodos e tiristores). EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 9 Fusíveis de efeito retardado Os fusíveis de efeito retardado são apropriados para uso em circuitos cuja corrente de partida atinge valores muitas vezes superiores ao valor da corrente nominal e em circuitos que estejam sujeitos a sobrecargas de curta duração. Como exemplo desses circuitos podemos citar motores elétricos, as cargas indutivas e as cargas capacitivas em geral. Os fusíveis de efeito retardado mais comumente usados são os NH e DIAZED Fusíveis NH Os fusíveis NH suportam elevações de tensão durante um certo tempo sem que ocorra fusão. Eles são empregados em circuitos sujeitos a picos de corrente e onde existam cargas indutivas e capacitivas. Sua construção permite valores padronizados de corrente que variam de 6 a1000 A. Sua capacidade de ruptura é sempre superior a 70 kA com uma tensão máxima de 500 V. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 10 Construção Os fusíveis NH são constituídos por duas partes: base e fusível. • Base: A base é fabricada de material isolante como a esteatita, o plástico ou o termofixo. Nela são fixados os contatos em forma de garras às quais estão acopladas molas que aumentam a pressão de contato. • Fusível O fusível possui corpo de porcelana de seção retangular. Dentro desse corpo, estão o elo fusível e o elo indicador de queima imersos em areia especial. Nas duas extremidades do corpo de porcelana existem duas facas de metal que se encaixam perfeitamente nas garras da base. O elo fusível é feito de cobre em forma de lâminas vazadas em determinados pontos para reduzir a seção condutora. O elo fusível pode ainda ser fabricado em prata. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 11 Fusíveis DIAZED Os fusíveis DIAZED podem ser de ação rápida ou retardada. Os de ação rápida são usados em circuitos resistivos, ou seja, sem picos de corrente. Os de ação retardada são usados em circuitos com motores e capacitores, sujeitos a picos de corrente. Esses fusíveis são construídos para valores de, no máximo 200 A. A capacidade de ruptura é de 70 kA com uma tensão de 500 V. Construção O fusível DIAZED (ou D) é composto por: - base (aberta ou protegida), - tampa, - fusível, - parafuso de ajuste - e anel. • Base: A base é feita de porcelana dentro da qual está um elemento metálico roscado internamente e ligado externamente a um dos bornes. O outro borne está isolado do primeiro e ligado ao parafuso de ajuste, como mostra a figura a seguir. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 12 • Tampa A tampa, geralmente de porcelana, fixa o fusível à base e não é inutilizada com a queima do fusível. Ela permite inspeção visual do indicador do fusível e sua substituição mesmo sob tensão. • Parafuso O parafuso de ajuste tem a função de impedir o uso de fusíveis de capacidade superior à desejada para o circuito. A montagem do parafuso é feita por meio de uma chave especial. • Anel O anel é um elemento de porcelana com rosca interna, cuja função é proteger a rosca metálica da base aberta, pois evita a possibilidade de contatos acidentais na troca do fusível. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 13 • Fusível O fusível é um dispositivo de porcelana em cujas extremidades é fixado um fio de cobre puro ou recoberto por uma camada de zinco. Ele fica imerso em areia especial cuja função é extinguir o arco voltaico e evitar o perigo de explosão quando da queima do fusível. O fusível possui um indicador, visível através da tampa, cuja corrente nominal é identificada por meio de cores e que se desprende em caso de queima. Veja na tabela a seguir, algumas cores e suas correntes nominais correspondentes. Cor Intensidade de Corrente (A) Cor Intensidade de Corrente (A) Rosa 2 Azul 20 Marrom 4 Amarelo 25 Verde 6 Preto 35 Vermelho 10 Branco 50 Cinza 16 Laranja 63 O elo indicador de queima é constituído de um fio muito fino ligado em paralelo com o elo fusível. Em caso de queima do elo fusível, o indicador de queima também se funde e provoca o desprendimento da espoleta. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 14 Características dos fusíveis NH e DIAZED As principais características dos fusíveis DIAZED e NH são: • Corrente nominal - corrente máxima que o fusível suporta continuamente sem interromper o funcionamento do circuito. Esse valor é marcado no corpo de porcelana do fusível; • Corrente de curto-circuito - corrente máxima que deve circular no circuito e que deve ser interrompida instantaneamente; • Capacidade de ruptura (kA) - valor de corrente que o fusível é capaz de interromper com segurança. Não depende da tensão nominal da instalação; • Tensão nominal - tensão para a qual o fusível foi construído. Os fusíveis normais para baixa tensão são indicados para tensões de serviço de até 500 V em CA e 600 V em CC; • Resistência elétrica (ou resistência ôhmica) - grandeza elétrica que depende do material e da pressão exercida. A resistência de contato entre a base e o fusível é a responsável por eventuais aquecimentos que podem provocar a queima do fusível; • Curva de relação tempo de fusão x corrente - curvas que indicam o tempo que o fusível leva para desligar o circuito. Elas são variáveis de acordo com o tempo, a corrente, o tipo de fusível e são fornecidas pelo fabricante. Dentro dessas curvas, quanto maior for a corrente circulante, menor será o tempo em que o fusível terá que desligar. Veja curva típica a seguir. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 15 Instalação Os fusíveis DIAZED e NH devem ser colocados no ponto inicial do circuito a ser protegido. Os locais devem ser arejados para que a temperatura se conserve igual à do ambiente. Esses locais devem ser de fácil acesso para facilitar a inspeção e a manutenção. A instalação deve ser feita de tal modo que permita seu manejo sem perigo de choque para o operador. Dimensionamento do fusível A escolha do fusível é feita considerando-se a corrente nominal da rede, a malha ou circuito que se pretende proteger. Os circuitos elétricos devem ser dimensionados para uma determinada carga nominal dada pela carga que se pretende ligar. A escolha do fusível deve ser feita de modo que qualquer anormalidade elétrica no circuito fique restrita ao setor onde ela ocorrer, sem afetar os outros. Para dimensionar um fusível, é necessário levar em consideração as seguintes grandezas elétricas: � Corrente nominal do circuito ou ramal; � Corrente de curto-circuito; � Tensão nominal. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 16 DISJUNTORES O disjuntor é um dispositivo que, entre outros, é capaz de manobrar o circuito nas condições mais críticas de funcionamento, que são as condições de curto-circuito. Ressalte-se que apenas o disjuntor é capaz de manobrar o circuito nessas condições, sendo que, interromper é ainda atributo dos fusíveis, que porém não permitem uma religação. A manobra através de um disjuntor é feita manualmente (geralmente por meio de uma alavanca) ou pela ação de seus relés de sobrecarga (como bimetálico) e de curto- circuito (como eletromagnético). Observe nesse ponto que os relés não desligam o circuito: eles apenas induzem ao desligamento, atuando sobre o mecanismo de molas, que aciona os contatos principais. É válido mencionar que para disjuntor de elevadas correntes nominais, os relés de sobrecorrentes são constituídos por transformadores de corrente e módulo eletrônico que irá realizar a atuação do disjuntor por correntes de sobrecargas, correntes de curto-circuito com disparo temporizado e instantâneo e até disparo por corrente de falha à terra. Assim, podemos concluir que os disjuntores não protegem o sistema, pois são dispositivos de comando, destinados a abrir o circuito somente. Quem atua como proteção são os relés em seu interior, com ligação direta com o mecanismo disjuntor. Esses relés podem ser do tipo térmicos ou magnéticos. Os térmicosapresentam bimetais destinados as sobrecorrente (sobrecargas), enquanto os eletromagnéticos são mais eficazes à proteção de curto-circuito e as tensões anormais. Diversos são os tipos de disjuntores de baixa tensão utilizados. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 17 CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS FUSÍVEL-DISJUNTOR. Disjuntor e fusível exercem basicamente a mesma função: ambos têm como maior e mais difícil tarefa, interromper a circulação da corrente de curto-circuito, mediante a extinção do arco que se forma. Esse arco se estabelece entre as peças de contato do disjuntor ou entre as extremidades internas do elemento fusível. Em ambos os casos, a elevada temperatura que se faz presente leva a uma situação de risco que podemos assim caracterizar: • A corrente de curto-circuito (Ik) é a mais elevada das correntes que pode vir a circular no circuito, e como é bem superior à corrente nominal, só pode ser mantida por um tempo muito curto, sob pena de danificar ou mesmo destruir componentes de um circuito. Portanto, o seu tempo de desligamento deve ser extremamente curto. • Essa corrente tem influência tanto térmica (perda joule) quanto eletrodinâmica, pelas forças de repulsão que se originam quando essa corrente circula entre condutores dispostos em paralelo, sendo por isso mesmo, fator de dimensionamento da seção condutora de cabos. • O seu valor é calculado em função das condições de impedância do sistema, e é por isso variável nos diversos pontos de um circuito. De qualquer modo, representa em diversos casos até algumas dezenas de quilo-ampéres que precisam ser manobrados, seja pela atuação de um fusível, seja pelo disparo por um relé de curto-circuito que ativa o mecanismo de abertura dos contatos do disjuntor. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 18 • Entretanto, existem algumas vantagens no uso do fusível, e outras usando disjuntor. Vejamos a tabela comparativa, perante a corrente de curto-circuito Ik. Características para desempenho no curto circuito Fusíveis Disjuntor Dispensa cálculo fino da corrente de curto circuito Necessita de cálculo fino da corrente de curto circuito Alta capacidade de interrupção Capacidade de Interrupção variadas Elevada limitação Limitação em alta capacidade de interrupção Otimização do tempo de interrupção Tempo de interrupção variável Disponibilidade fácil Disponibilidade com restrições Baixo Custo Custo Variavel EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 19 A confiabilidade de operação do fusível ou disjuntor é assegurada pela conformidade das normas vigentes e referências do fabricante quanto as condições de operação e controle, podemos traçar um paralelo entre disjuntor e fusível, como segue: Fusíveis Disjuntor Religamento após anomalias Sobrecarga Não Sim Curto Circuito Não Sim, com restrições (estado dos contatos) Desligamento total da rede por anomalias Sim, com restrições (com supervisor de fusíveis) Sim Manobra manual segura Sim, com restrições (com seccionador fusíveis) Sim Comando Remoto Não Sim Identificação da condição de uso Sim, com restrições (evolução da temperatura) Não, com restrições (registro de eventos evolução de temperatura) Sinalização remota Sim, com restrições (supervisor de fusíveis) Sim Ocasiona parada do trabalho Sim Não com restrições (estado dos contatos Seletividade Sim, simples Sim, Onerosa Intertravamento Sim, com restrições (com seccionador com porta fusíveis) Sim Intercambialidade Sim, São normatizados Não Requer Manuntenção Não, com restrições (acompanhar evolução da temperatura) Não, com restrições (registro de eventos, evolução da temperatura) EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 20 RELÉS BIMETÁLICOS São construídos para proteção de motores contra sobrecarga, falta de fase e tensão. Seu funcionamento é baseado em dois elementos metálicos, que se dilatam diferentemente provocando modificações no comprimento e forma das lâminas quando aquecidas. O material que constitui as lâminas é em sua maioria é o níquel- ferro. Esquema de ligação do Relé bimetálico : 1. Ajustar a escala à corrente nominal da carga. 2. Botão de destravação (azul): Antes de pôr o relé em funcionamento, apertar o botão de destravação. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 21 O contato auxiliar é ajustado pela fábrica para religamento manual (com bloqueio contra religamento automático). Comutação para religamento automático: apertar o botão de destravação e girá-lo no sentido anti-horário, até o encosto, da posição H (manual) para A (automático). 3. Botão "Desliga" (vermelho). O contato auxiliar abridor será aberto manualmente, se for apertado este botão. 4. Indicador Lig./Desl - (verde). Se o relé estiver ajustado para religamento manual, um indicador verde sobressairá da capa frontal se ocorrer o disparo (desligamento) do relé. Para religar o relé, apertar o botão de destravação. Na posição "automático", não há indicação. 5. Terminal para bobina do contator, A2. Relés de sobrecarga são usados para proteger INDIRETAMENTE equipamentos elétricos, como motores e transformadores, de um possível superaquecimento. O superaquecimento de um motor pode, por exemplo, ser causado por: • Sobrecarga mecânica na ponta do eixo; • Tempo de partida muito alto; • Rotor bloqueado; • Falta de uma fase; • Desvios excessivos de tensão e freqüência da rede. Em todos estes casos citados acima, o incremento de corrente (sobrecorrente) no motor é monitorado em todas as fases pelo relé de sobrecarga. Os terminais do circuito principal dos relés de sobrecarga são marcados da mesma forma que os terminais de potência dos contatores. Os terminais dos circuitos auxiliares do relé são marcados da mesma forma que os de contatores, com funções específicas, sendo o número de seqüência deve ser ‘9’ (nove) e, se uma segunda seqüência existir, será identificada com o zero. Na figura anterior temos: 95, 96, 97 e 98. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 22 Na figura seguinte temos um exemplo de Relé Bimetálico. Existem também os relés para cargas trifásicas, onde existe 3 tiras bimetálicas percorridas direta ou indiretamente pela corrente principal. Depois do relé ser acionado, permanecerá na posição “desligado” até que seja apertado o botão “reset”. O relé só irá disparar quando a corrente que o percorrer for maior que 120 % da corrente nominal, isso é para evitar que pequenas sobrecargas desliguem o equipamento sem necessidade. Quanto maior a corrente, mais rápida será a atuação do relé. O tempo de disparo também é influenciado pela temperatura: Trabalhando a frio (temperatura ambiente), o tempo de disparo é 25% maior do que com o equipamento aquecido (estar sendo circulado por corrente), esse aspecto é importante em relação as descargas periódicas, que acorrem com o equipamento fora de uso, diferentemente do que ocorre com o equipamento em pleno funcionamento. Na figura 3 temos um exemplo do interior de um relé bimetálico. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 23 Esquema interno deum relé bimetálico. RELÉS DE SOBRECORRENTE CONTRA CORRENTES DE CURTOCIRCUITO. Esses relés são do tipo eletromagnético, com uma atuação instantânea, e se compõe com os relés de sobrecarga para criar a proteção total dos componentes do circuito contra a ação prejudicial das correntes de curto-circuito e de sobrecarga, respectivamente. A sua construção é relativamente simples em comparação com a dos relés de sobrecarga (bimetálicos ou eletrônicos), podendo ser esquematizado, como segue: EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 24 Esquema interno de um relé de sobrecorrente. A bobina eletromagnética do relé é ligada em série com os demais componentes do circuito. Sua atuação apenas se dá quando por esse circuito passa a corrente de curto circuito (Ik*), permanecendo inativo perante as correntes nominais (In**) e de sobrecarga (Ir***). Pelo que se nota, a sua função é idêntica à do fusível, com a diferença de que o fusível queima ao atuar, e o relé permite um determinado número de manobras. Por outro lado, como o relé atua sobre o mecanismo do disjuntor, abrindo-o perante uma corrente Ik, a capacidade de interrupção depende do disjuntor, enquanto que, usando fusível em série com o disjuntor, essa capacidade de interrupção depende do fusível. *Ik = Corrente de curto circuito. **In = Corrente nominal. ***Ir = Corrente de sobracarga. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 25 DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO São dispositivos elétricos responsáveis por sinalizar sonoramente ou luminosamente uma situação em um comando elétrico. • Sinalizador luminoso: São indicadores de condição em comandos elétricos compostos por lâmpadas e soquetes ou LEDS Simbologia H = Letra dos Sinalizadores Cores • Verde : Ligado • Vermelho : Desligado • Demais cores : Outras Aplicações Sinalizadores Luminosos LÂMPADAS LED´S Mais Barato Mais Caro Mais Comum Menos Comum Menos Durável Muito mais Durável Menos Eficaz Mais Eficaz EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 26 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: • Tensão nominal de alimentação; • Tipo de sinalizador; • Tipo de tensão (CA ou CC); • No caso de lâmpada, corrente nominal. • Sinalizador sonoro: São indicadores de condição de máquinas e dispositivos de modo sonoro. Simbologia PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS • Tensão nominal; • Potência nominal. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 27 DISPOSITIVOS DO COMANDO DE PARTIDA E PARADA São dispositivos responsáveis por efetuar comandos de liga ou desliga nas máquinas e / ou equipamentos automatizados. Estes dispositivos são conhecidos como: - Botoeiras ou chaves botoeiras. Composição: São compostos por: • Atuador mecânico: É o componente responsável por determinar a condição de repouso da chave, é responsável por receber os comandos, afim de comutar os conjuntos de contatos. Temos atuadores dos tipos: - Acionador sem retenção; Símbolo: - Acionador com retenção Símbolo EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 28 - Cogumelo com retenção Mesmo símbolo nos atuadores - Cogumelo com retenção ou gira-trava. Usados em botões de emergência. Símbolo - Seletor de Posições A identificação de todas as botoeiras deve ser: - Sø, S1, S2..... Sn - BL = botão liga - BD = botão desliga - BE = botão de emergência - BA = botão de avanço EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 29 Conjunto de Contatos: Os contatos são acoplados aos atuadores mecânicos de acordo com a funcionalidade do mesmo e da concepção do projeto. Eles podem ser NA ou NF, identificados conforme matéria anterior. Condições de Máquina: As condições de máquinas são convencionais, podendo haver restrições. Normalmente temos; - Liga / Ligado: Geralmente, este tipo de comando é dado por botoeiras de cor verde e com contados NA incorporados; - Desliga / Desligado: Geralmente o comando desliga e dado por botoeiras, com ou sem retenção, vermelhas e com contatos NF incorporados. - Emergência – Vermelho: Obrigatoriamente por botoeiras com retenção do tipo gira trava e contatos NF incorporados. Os contatos devem ser NF devido a distância dos pólos dos contatos ser mínima, dificultando deposito de sujeira e oxidação não proporcionando falha de abertura em casos de atuação. Características: • Tipo de atuador; • Numero e tipos de contatos • Características dos contatos OBS.: As demais cores podem ser utilizadas de acordo com o projetista Ex.: Preto : Bi manuais Amarelo : Retornar a máquina a posição de segurança ETC EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 30 DISPOSITIVOS DE CONTROLE E INDICAÇÃO DE POSIÇÃO São dispositivos eletromecânicos responsáveis por através de um movimento mecânico em um acionador, comutar um conjunto de contatos elétricos com a finalidade de indicar uma posição física de um corpo constituído por: - Acionador: Conjunto mecânico com ou sem retorno prévio à condição de repouso através de molas que efetua a comutação dos contatos elétricos. Podem ser dos tipos: - Roldana fixa; - Roldana móvel; - Pino; - Lingüeta; - Etc. - Contatos: NA / NF / Reversor PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS - Tipo de acionador - Numero de Contatos - Características nominais dos contatos - Tipo de montagem física UTILIZAÇÃO: • Controle de Posição: Inversão de sentido, parada de emergência ou simples parada. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 31 • Controle de velocidade: Comutação de velocidade do corpo monitorado Botoeiras: A Botoeira não aciona cargas altas, botoeiras são utilizadas para cargas de até 5A Reles: Botoeira aciona a bobina que gera um campo magnético que aciona o contato do rele que aciona a carga Rele é utilizado para cargas de até 30A EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 32 Contatores: Contatores são utilizados para correntes elevadas DISPOSITIVOS DE COMANDOS ELÉTROMAGNETICOS PELA ABNT São dispositivos mecânicos de manobra não manuais, que possuem uma posição de repouso e são capazes de conduzir e interromper correntes sob condição normal do circuito, ou em sobre cargas previstas. Reles: São dispositivos eletromecânicos de comando e interface eletromagnética que através de um sinal elétrico excitando uma bobina, comuta um conjunto de contatos elétricos. Esse procedimento tem por objetivo comutar cargas de grandes proporções mediante um sinal de pequena intensidade Compostos por: • Bobina: Elemento de excitação para atração dos contatos elétricos • Conjunto mecânico: Responsável pelo retorno dos contatos a posição de repouso EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 33 • Contatos elétricos: Elemento responsável porcomutar a alimentação das cargas a serem acionadas A capacidade de comutação de corrente dos contatos de um rele é reduzida a ordem de 30 A. Simbologia OBS.: Todos as bobinas, em comandos elétricos possuem a mesma simbologia. Características: • Tensão nominal da Bobina (12 VDC / 24 VDC / 110 VCA / 220 VCA) • Corrente nominal dos contatos • Tensão máxima dos contatos EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 34 Contatores: São dispositivos similares quanto ao funcionamento aos relés porém, projetados para elevados números de operações e elevadas corrente de manobra. Tipos de Contatores: Auxiliares: Contatores utilizados para auxiliar os componentes principais e manobrar cargas através de seus contatos auxiliares, de baixa intensidade de corrente. Possuímos contatores auxiliares com diversos contatos auxiliares incorporados. Simbologia Normalmente são usados para sinalização, selo, comutação de contatores com elevada corrente de bobina etc. Potência: São contatores que possuem três contatos destinados a manobra de elevadas correntes (cargas) e contatos auxiliares destinados a auxiliar no circuito de comando. Os contatores sempre devem ser dimensionados em função de sua tensão de bobina e de sua corrente nominal dos contatos. Outro fator que determina o dimensionamento dos contatos é o tipo de carga a ser manobrada (auxiliar ou potência) denominada categoria de aplicação. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 35 Simbologia: Características: • Características da bobina; • Corrente nominal dos contatos elétricos; • Categoria de aplicação; • Tipo de fixação e montagem; CATEGORIA DE APLICAÇÃO São as categorias que caracterizam as cargas que podem ser manobradas por determinado contato elétrico, em função dos seus números de manobras e suas características nominais Contatos de Potencia em CA • AC1 : Resistências; • AC2 : Motores trifásicos com rotor bobinado; • AC3 : Motor gaiola de esquilo (indução) – Regime nominal; • AC4 : Motores de indução – Regime Intermitente; • AC5 : Lâmpadas de descarga a gás; • AC5b : Lâmpadas Incandescentes; • AC6A : Transformadores; • AC6b : Banco de capacitores • AC7A : Aparelhos residenciais de baixa indutância; • AC7b : Motores de aparelhos Residenciais • AC8 : Motocompressores para refrigeração; EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 36 Contatos em CC • DC1 : Resistências; • DC3 : Motores Shunt; • DC5 : Motores Série; • DC6 : Lâmpadas Incandescentes; Contatos Auxiliares • AC12 : Cargas Resistivas e Eletrônicas; • AC13 : Cargas Eletrônicas com trafo de isolação; • AC14 : Cargas eletromagnéticas menores que 72 VA; • AC15 : Cargas eletromagnéticas maiores que 72 VA; Reles Temporizadores: EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 37 • No RE – O retardo acontece na energização; • No RD – O retardo acontece na desenergização; DISPOSITIVOS TEMPORIZADORES São conhecidos como reles temporizadores ou reles de tempo e são chamados assim por oferecerem retardos específicos nos conjuntos de contatos O Retardo oferecido pode ser ajustado dentro de dois limites pré-estabelecidos, através de um potenciômetro. São compostos por um circuito eletrônico que, quando alimentado oferece basicamente dois retardos • Retardo na energização; • Retardo na desenergização; Para ambos temos diversas faixas de ajuste e diversos contatos reversores de comutação de cargas. Reles de Retardo na Energização: Este rele tem por característica principal oferecer um retardo na energização da bobina (A1 / A2), da seguinte forma. 1 – Energização: Contatos mantém-se na condição de repouso 2 – Temporização: Conta o tempo ajustado no potenciômetro mantendo os contatos em repouso. 3- Comutação: Após transcorrido o tempo, comuta os contatos elétricos e mantem comutados enquanto A1 / A2 estiver energizado. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 38 Simbologia: Reles de Retardo na Desenergização: Este rele oferece temporização no seguinte funcionamento: 1 – Energização: Quando energizado comuta os contatos e permanece nesta condição enquanto A1 / A2 estiverem energizados; 2 – Desenergização: Quando desenergizado, os contatos permanecem comutados; 3 – Temporização: Após a desenergização, inicia-se a temporização de acordo com o tempo ajustado no potenciômetro. 4- Retorno a condição de repouso: Transcorrida a temporização após desenergização os contatos elétricos retornam à condição de repouso. Simbologia: EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 39 Características: • Tensão nominal da bobina; • Numero de contatos; • Características dos contatos; • Faixa de ajuste da temporização: - 0,3 seg. - 3,0 seg. a 30 seg. - 3,0 min. a 30 min. • Tipo de temporização; EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 40 Diagrama de potencia e de comando: - Diagrama de potencia representa a forma de alimentação da carga à fonte de energia - Diagrama de comando representa a lógica de controle do circuito de potência. (Recomenda-se começar sempre os diagramas pelo diagrama de potencia): Exemplo de diagrama de potencia para ligação simples de um motor (carga) (Etapa de potencia) EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 41 Exemplo de diagrama de comando para ligação simples com duas lâmpadas (Etapa de comando) EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 42 ........................(EXERCICIOS).................. FECHAMENTO DE MOTORES • Motor de 6 pontas (ligação ∆∆∆∆ – 220 V) • Motor de 6 pontas (Trifásico Y 380V) EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 43 • Motor de 12 pontas (Trifásico ∆∆∆∆ 220 V) • Motor de 12 pontas (Trifásico Y 380 V) EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 44 • Motor de 12 pontas (Trifásico ∆∆∆∆ 440 V) • Motor de 12 pontas (Trifásico Y 760 V) EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 45 MOTORES TRIFÁSICOS ASSINCRONOS O motor assíncrono em C.A. é o, mas empregado por ser de construção simples, forte e de baixo custo. O rotor desse tipo de motor possui uma parte autossuficiente que não necessita de conexões externas. Esse motor também é conhecido como motor de indução, porque as correntes de C.A são induzidas no circuito do rotor pelo campo magnético rotativo do estator. No estator do motor assíncrono C.A. estão alojados três enrolamentos referentes a três fases. Estes três enrolamentos estão montados com uma defasagem de 120º. Funcionamento: Quando a corrente alternada trifásica e aplicada aos enrolamentosdo estator do motor assíncrono C.A, produz-se um campo magnético rotativo (campo girante). TIPOS DE MOTORES ASSINCRONOS Os motores assíncronos diferenciam-se pelo tipo de enrolamento do rotor. Assim temos: • Motor com rotor em gaiola de esquilo • Motor com rotor bobinado - Motor com rotor em gaiola de esquilo: O motor com rotor em gaiola de esquilo tem um rotor constituído por barras de cobre ou de alumínio colocadas na ranhuras do rotor. As extremidades são unidas por um anel também de cobre ou de alumínio. Esses motores são usados para situações que não exijam velocidade variável e que possam partir com carga. Por isso, são usados em moinhos, prensas e bombas centrifugas por exemplo. - Motor com rotor bobinado: Permite um arranque vigoroso com pequena corrente de partida. Ele é indicado, quando se necessita de partida com carga e variação de velocidade como e o caso de compressores, transformadores, guindastes e pontes rolantes. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 46 DADOS DE PLACAS (NOMINAIS) DADOS ESPECIFICAÇÃO PMEC Potência mecânica nominal no eixo do motor, a unidade de medida e o CV ou HP. Cos ϕϕϕϕ Fator de Potência ηηηη Rendimento é o medidor de eficiência quanto as perdas do motor IN Corrente nominal (depende da tensão) VN Tensão nominal de alimentação IP / IN É a relação de quantas vezes a corrente de partida é maior que a corrente nominal. Caso não tenha esse dado estimar 7 x IN Rotação É a rotação real do rotor em RPM, também chamada de velocidade assíncrona Regime de Serviço É o tipo de aplicação do motor (S1 ~ S8) REGIME DE SERVIÇO • S1 : Serviço continuo • S2 : Serviço de breve duração • S3 : Serviço intermitente sem influência da partida • S4 : Serviço intermitente com influência da partida • S5 : Serviço intermitente com influência da frenagem elétrica • S6 : Serviço continuo com carga intermitente • S7 : Serviço ininterrupto com partida e frenagem elétrica • S8 : Serviço ininterrupto com variações periódicas de velocidade EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 47 CALCULO DE VARIAVEIS DO MOTOR [ELETRICO] � Putil = Pmec x 736 ou 746 (*) [W] η * 1 CV = 736 Depende da Pmec 1 HP = 746 �S = Putil [VA] Potencia Aparente Cos ϕ � IN = S [A] Corrente Nominal VNx √3 ���� IP = IP/IN ou 7 x IN [A] Corrente de partida Exemplo: Motor: Pmec: 5 CV / Cos ϕϕϕϕ = 0,92 / ηηηη = 0,85 / Vn = 220 / 380 V / IP/IN = 6,2 Exercicios: Para os motores descritos abaixo calcule todos os parâmetros: Pmec Cos ϕϕϕϕ ηηηη Vn (V) IP/IN 10 CV 0,93 0,90 220/380 7 200 CV 0,96 0,93 380/660 7 400 HP 0,97 0,96 440/760 15 HP 0,92 0,98 220/380 500 HP 0,97 0,99 220/380 6,3 350 CV 0,94 0,91 380/660 6,7 200 HP 0,95 0,94 440/760 EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 48 PARTIDA DIRETA DE MOTORES Este método de partida efetuada por comandos elétricos é efetuado constantemente em maquinas e equipamentos industriais, porém a potencia mecânica máxima é de 5 CV para não prejudicarmos a rede de alimentação. Etapa de Comando: EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 49 Etapa de Potencia: Sobre Carga (Dimensionamento) A corrente de ajuste de rele deve ser 1,1 a 1,5 vezes a corrente nominal do motor e o rele deve ser escolhido de acordo com a faixa de cada fabricante • Padronizados para nosso estudo EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 50 RELE Faixas: 1 – 2,5 / 2,5 – 4 / 4 – 6,3 / 6,3 – 10 / 10 – 16 / 16 – 25 / 25 – 32 / 32 – 40 / 40 – 63 / 63 – 85 / 85 – 100 / 100 – 150 / 150 – 200 / 200 – 300 / 300 – 350 A Ex.: 5 CV / cos ϕ 0,92 / η 0,85 / VN 220 / 380 / IP/IN 6,2 Curto Circuito (Dimensionamento) O maior fusível a ser utilizado por norma em função da corrente de partida é utilizando a seguinte tabela IPI FATOR Até 40A, Inclusive 0,5 De 40 A a 500 A, inclusive 0,4 Acima de 500 A 0,3 * IP220 = 12,34 * 6,2 = 76,5 A I max Fusível: 76,5 * 0.4 = 30,65 Fusível Utilizado 30A Padronizamos para o nosso Estudo Fusível: 2 / 4 / 6 / 10 / 16 / 20 / 25 / 30 / 40 / 63 / 100/ 125 / 150 / 175 / 200 / 250 / 300 / 400 / 500 OBS.: Por este calculo dimensionamos o maior fusível que pode ser aplicado, para o menor necessitamos da curva de atuação dos fusíveis e do tempo de partida do motor. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 51 Contator O contator deve ser escolhido em função da corrente nominal padrão da tensão da bobina e da categoria já passada Correntes padronizadas para estudo Contatos 5 / 9 / 16 / 25 / 40 / 80 / 120 / 145 / 200 / 500 A Ex IN220: 12,34 Contator de 16 A, VN 220 V Categoria AC3 EXERCICIOS 1) Motor: 3 CV / VN = 220 V / Cos ϕϕϕϕ 0,9 / ηηηη 0,8 / IP/IN = 5,5 Utilizar comando em 220 V Dimensionar considerando Partida Direta 2) Motor: 2 CV / VN = 220 / 380 V / Cos ϕϕϕϕ 0,94 / ηηηη 0,94 / IP/IN = 5,2 Regime de Serviço: S1 Comando: 220 V Partida direta EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 52 PARTIDA DIRETA DE MOTORES COM REVERSÃO É o ato de podermos inverter a rotação dos motores elétricos, através de comandos elétricos. Etapa de Comando: EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 53 OBS.: Intertravamento: É o método de proteção contra o acionamento dos 2 contatores que ocasionaria curto circuito na potência. Etapa de Potencia: Observações: • O método de dimensionamento é o mesmo do anterior • Para ajuste do rele térmico podemos considerar para múltiplas partidas I ajuste = 1,15 a 1,20 x IN EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 54 Exercícios: 1) Calcular os parâmetros do(s) motor(es), e dimensionar proteções e contator(es) a) 3 CV / cos ϕϕϕϕ 0,95 / ηηηη 0,83 / VN 220/380 V / IP/IN 5,9 Considerar partida direta com reversão, comando 24 vcc e utilizar 1,2 x IN para rele. 2) Considere um sistema com um motor trifásico assíncrono, onde este deve ser ligado. Quando acionada a botoeira S0 por 10 segundos em seguida aos 10 segundos de repouso o motor deve inverter a rotação e parar após 15 segundos Dados: Motor 4 CV / cos ϕϕϕϕ 0,96 / ηηηη 0,9 / VN 220 /380 V / IP/IN 6 - Utilizar comando em 220 V - Utilizar 1,2 IN para ajuste - Rede Trifásica 220V PARTIDA ESTRELA (Y) / TRIANGULO (∆∆∆∆) É o método de partida mais usado para motores de 5 CV a 250 CV para redução da corrente de partida. Isto pode ser conseguido pois a tensão de alimentação e √3 vezes menor que a nominal, resultando em uma corrente de partida 3 vezes menor que a tensão plena EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 55 Exemplo:Motor 220 / 380 V VNF: 220 V VAF: 127 V VNL: 380 V VAL: 220 V √3 vezes menor Y = VL = VF x √3 VF = VL . √3 VF = VL = VL = VL √3 (√3)2 3 √3 . 1 IF = IF IL = V . Z IL = VL � IL 3x Z IL = Y / ∆ = ILN . 3 EXERCICIO: Motor 100 CV / cos ϕϕϕϕ 0,95 / ηηηη 0,92 / VN 220V EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 56 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES E AJUSTES Sobre Carga: A corrente nos contatores sempre será √3 vezes menor que a IN, portanto os critérios são: Cargas Leves: IRT 1,0 x IN � 1,0 x IN = [0,58 do IN do Motor] √3 Carga Pesada: IRT = 1,1 x IN � 1,1 x IN = [0,64 do IN do Motor] √3 CURTO CIRCUITO O critério usado deve ser o mesmo para partida direta, porém desconsidera-se a redução de 3 vezes proporcionada para partida Y/∆ CONTATORES: Os contatores devem ser dimensionados da seguinte forma: Principal I contator = Inominal do motor . Triangulo √3 OBS.: A tensão da bobina deve ser especificada e a categoria da aplicação. Exercício: Calculo os parâmetros do motor e dimensione as proteções e os contatores: Motor 75 CV / cos ϕϕϕϕ 0,94 / ηηηη 0,93 / VN 220 / 380 V / IP/IN 6 / Partida Y/∆∆∆∆ EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 57 LISTA DE EXERCÍCIOS PARA COMANDOS ELÉTRICOS. Ex 1: Considere um sistema, controlado por comandos elétricos, que deve acionar três motores trifásicos assíncronos (M1, M2, M3). O funcionamento do circuito esta descrito abaixo: • O operador liga e desliga o sistema através por botões sem retenção; • O motor M1 é ligado imediatamente. Após 4 segundos M2 é ligado e Decorridos 15 segundos de funcionamento de M2, M3 é ligado. Após 20 segundos dos três motores estarem em funcionamento, ambos os três motores devem ser desligados. Prever que em caso de queda por sobre carga de um dos três motores os outros dois deverão permanecer em funcionamento até o tempo de 20 segundos Dados: - Segue abaixo características de cada motor: � M1: 4 CV / Cos ϕ = 0,96 / η = 0,90/ Vn = 220 /380 V / IP/IN= 6 � M2: 3 CV / Cos ϕ = 0,95 / η = 0,83/ Vn = 220 /380 V / IP/IN= 5,9 � M3: 2 CV / Cos ϕ = 0,94 / η = 0,94/ Vn = 220 /380 V / IP/IN= 5 Todos os motores são de 6 pontas Utilizar comando em 220 V Calcular Iajuste com mutiplicador 1,2 Tensão de rede trifásica 220 V Com base nos dados acima execute a) Desenhe os diagramas de comando e de potencia b) Calcule os todos os parâmetros para os três motores c) Dimensione as proteções para sobrecorrente e curto circuito para todos os motores d) Dimensione os contatores a serem utilizados para acionar cada um dos três motores e) Usar as seguintes sinalizadores luminosos para o funcionamento da maquina - Motor 1: Lâmpada verde - Motor 2: Lâmpada amarela - Motor 3: Lâmpada azul - Os três motores desligados vermelha EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 58 EX 2: Uma estufa deverá ser comandada por um circuito semi automático controlado pelo conceito de comandos elétricos. A estufa é composta por: • Motor de recirculação (M1) de 220 V/ 3F • Banco de Resistência trifásica de 40W – 220 V (R1) • Idem a R1 Funcionamento O operador deverá dispor de dois botões sem retenção, um para ligar, outro para desligar! Segue o procedimento - Quando o comando liga for dado R1 e R2 são ligados e imediatamente deverá iniciar um temporização de 5 minutos para ligar a moto-recircilador. A temperatura máxima é 200 ºC e quando a mesma for alcançada R1 e R2 devem desligar. Se a temperatura reduzir em relação aos 200 °C, R1 e R2 estiverem ligados, deve sinalizar nas cores verde e branco, quando M1 sinalizar Azul. Estufa desligada (R1/R2) sinalizar vermelho Potencia em 220 V (3F) Comando em 220 V (3F) OBS.: No comando desliga todas as cargas devem ser ligadas. EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 59 EX 3. Em um prédio comercial, necessitamos de implementar um portão automático que obedeça o seguinte funcionamento - O operador possui três botões sem retenção para efetuar o comando - O motor redutor possui potência mecânica de 5 cv trifásico - O portão deve operar de um ponto 1 a um determinado ponto 2 - Para a segurança dos automóveis se o portão estiver fechando um sensor deve detectar a passagem e parar o portão em seguida acionando para abertura; - No lado externo um pisca pisca de atenção deve ser implandtado com intervalos de 1 segundo; - A potencia deve operar com 220 V - O comando deverá operar em 24 vdc, com projeto executado por vocês - Sinalização • Portão aberto – Azul • Portão fechado – Amarelo • Portão em movimento – Verde • Portão Parado – Vermelho EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 60 EX.4. Uma máquina composta por 4 motores nos quais 01 é uma moto bomba de 40CV e 03 são ventiladores de 2CV que devem funcionar em conjunto para processamento de um fluido. O fluido devera circular por dutos a uma pressão de 4 bar onde deve ser aquecido momentaneamente e resfriado em seguida Segue funcionamento: O operador devera ligar / desligar o sistema por botões sem retenção e no primeiro comando deverá ligar R1. Segue procedimento: • Quando a temperatura for igual a 100 ºC. A bomba (M1) deverá ser ligada • Quando a pressão atingir 4 bar deve partir o primeiro ventilador (M2) seguido pelos demais com uma diferença de 5 segundos um do outro. • O sistema deverá ser desligado completamente se: a) O operador der o comando desliga b) Se a pressão for maior ou igual a 6 bar c) Se a temperatura for maior ou igual a 120 ºC Em qualquer das situações de desligamento, os ventiladores (M2, M3 e M4) devem permanecer ligados por 2 minutos, depois desligarem Sinalização • Sistema ligado : Verde • Sistema desligado : Vermelho • Pressão > 6 bar ou T > 120 °C: Amarelho Comando : 220 V Potencia : 220 V EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 61 EX. 5. Uma empresa que reforma compressores de ar necessita efetuar os comando elétrico do mesmo e convidou você para faze-lo. O compressor é constituído por: O operador terá duas botoeiras sem retenção para ligar e desligar o equipamento Quando ligado deverá gerar ar até a pressão no reservatório chegar à 10 Bar, depois devera parar. Caso a pressão caia devera religar automaticamente Há um dispositivo de purga de água que deve ligar a cada 2 horas em seguida reiniciar o ciclo Sinalização • Verde ligado • Vermelho desligado • Amarelo pressão no reservatório > 10 Bar • Azul – sistema de Purga ativo EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 62 EX.6. Considere um tacho automático de 2000 litros para fabricação de queijo, controlado por comandos elétricos, que deve acionar três motores trifásicosassíncronos (M1-Bomba de leite, M2 - Agitator, M3- Bomba de Água Quente). O funcionamento do tacho encontra-se descrito abaixo: • O operador liga e desliga o sistema através de botões sem retenção; • A bomba de leite (M1) é ligada imediatamente. Após 10 minutos o agitador (M2) é ligado e decorridos 15 minutos de funcionamento do agitador (M2), a bomba de água quente (M3) é acionada para circular água quente pela serpentina do tacho e aquece-lo. O tanque é monitorado por um sensor de nível que assim que indica que o tacho esta cheio deve desligar a bomba de produto. Após decorridos 20 minutos que a bomba de água quente é acionada (M3), o agitador (M2) deve parar, aguardar 10 minutos e ser acionado novamente porem, agitando o produto em sentido contrario do inicio do processo. Todo processo deve ser desligado decorridos mais 15 minutos do agitador ter entrado em funcionamento pela segunda vez. • Todos os motores devem ter proteções sobrecorrente e curto circuito e no caso de as proteções atuarem somente a carga a ela acoplada deve parar Dados: - Segue abaixo características de cada motor: � M1: 2,5 CV / Cos ϕ = 0,90 / η = 0,96/ Vn = 220 /380 V / IP/IN= 6,5 � M2: 1,5 CV / Cos ϕ = 0,95 / η = 0,70/ Vn = 220 /380 V / IP/IN= 4 � M3: 5,0 CV / Cos ϕ = 0,85 / η = 0,92/ Vn = 220 /380 V / IP/IN= 3 Todos os motores são de 6 pontas Utilizar comando em 220 V Calcular Iajuste com mutiplicador 1,15 Tensão de rede trifásica 220 V EETTEECC JJAARRAAGGUUÁÁ -- CCuurrssoo TTééccnniiccoo ddee EElleettrroottééccnniiccaa Professor: William Banhos Paiva 63 Com base nos dados acima execute f) Desenhe os diagramas de comando e de potencia g) Demonstre o esquema de fechamento dos três motores h) Calcule os todos os parâmetros para os três motores i) Dimensione as proteções para sobrecorrente e curto circuito para todos os motores j) Dimensione os contatores a serem utilizados para acionar cada um dos três motores e indique a categoria de trabalho dos mesmos. k) Usar as seguintes sinalizadores luminosos para o funcionamento da maquina - Bomba de Produto (M1) : Lâmpada verde - Agitar (M2) - Sentido horario : Lâmpada amarela - Agitar (M2) - Sentido anti-horario : Lâmpada cinza - Bomba de Água Quente : Lâmpada azul - Os três motores desligados : Lâmpada vermelha
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