Aula 17 Proteções1

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Comandos Elétricos AULA 3
 
Prof. Marcelo Nunes
IESAM
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Objetivo
Ao final desta aula o aluno deve compreender como identificar as simbologias dos principais dispositivos de comandos elétricos. 
Entender a lógica dos circuitos de comandos simples. 
Prof:Wellington Lima 
Sumário
Unidade 1: Comandos Elétricos. 
1.1: Princípios dos atuadores elétricos.
1.2: Motores Elétricos
1.2.1: Exercícios
1.3: Dispositivos de Proteção
1.3.1: Exercícios
1.4: Seccionadores e chaves de partida manual
1.4.1: Exercícios
1.5: Dispositivos de comando e sinalização
1.5.1: Exercícios
1.6: Simbologia dos dispositivos elétricos mais utilizados na disciplina.
1.6.1: Exercícios
1.7: Elaboração de diagramas elétricos de força e comandos para partida de motores; 	
1.7.1: Exercícios
Laboratório de Fechamento e acionamento direto de motores de indução trifásico de 6 pontas.
Laboratório de partida consecutiva de motores com relé temporizado.
Dispositivos de Proteção
Aula 3
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Esquema básico de acionamento de motores em Sistemas Elétricos
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 Introdução
Os dispositivos de proteção são destinados a evitar que os sistemas elétricos sofram efeitos destrutivos. Para que este dispositivos consigam atender às necessidades da proteção das instalações elétricas, é necessário o devido dimensionamento e adequada instalação.
Este módulo tem o objetivo de apresentar os principais dispositivos de proteção, assim como suas funções nos sistemas elétricos.
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Recomendações de leituras
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http://pt.scribd.com/doc/144943911/NBR-60898#scribd
http://pt.scribd.com/doc/217466409/NBR-IEC-60694-2006v1#scribd
http://pt.scribd.com/doc/72174994/NBR-IEC-60947-Dispositivos-de-Manobra-E-Comando-de-Baixa-Tensao-Parte-2-Disjuntores#scribd
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Fusível
Quando destinados para cargas indutivas, como motores elétricos, são dispositivos construídos para suportar altas correntes de partida sem, no entanto, perder a função de proteção contra curto circuito. 
Os fusíveis destinados para estas funções, também conhecidos como fusíveis de retardo são classificados em dois tipos: D e NH.
Simbologia:
Tipos de fusíveis
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Referência:
http://www.sabereletrica.com.br/tipos-de-fusiveis
Fusíveis de vidro
Tipo rolha
Tipo cartucho
Tipo DIAZED
Tipo SILIZED/SITOR
Tipo NH
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Fusível tipo N
Popularmente conhecido como “**Diazed”, são classificados em dois tamanhos, a DII e a DIII.
Os fusíveis do tipo D (Diametral) possuem uma capacidade de ruptura* por volta de 50 a 70kA.
Imagem retirada de [2].
Imagem retirada de [1].
* Capacidade de interromper o circuito com segurança, sem destruição do fusível
Nota: **DIA = Diâmetro; Z = Duas partes (bipartido); ED = Rosca do tipo Edson
Tabela de Fusíveis
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Curva do Fusível tipo D (Tempo x Corrente do motor)
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5 s
140 A
Exemplo:
Para o caso de um motor de 4 polos, 7,5 cv 220 V, In=20A e Ip/In = 7,0. supondo que duração de 5 s para Ip= 140 A. Para este caso o fusível indicado é o de 50 A, que vem logo depois do 35 A.
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Fusível tipo NH
Os fusíveis NH são normalmente utilizados em baixa tensão. Possuem alta capacidade de ruptura.
Comparativamente aos do tipo D, possuem capacidade de ruptura por volta 120kA.
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Imagem retirada de [1].
Curva do Fusível NH (Tempo x Corrente do motor)
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5 s
212,8 A
Exemplo:
Para o caso de um motor de 4 polos, 10 cv 220 V, In=26,6A e Ip/In = 8,0. supondo que duração de 5 s para Ip= 212,8 A. Para este caso o fusível indicado é o de 63 A, que vem logo depois do 50 A.
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Tabela de Fusíveis
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Faixa de Interrupção e Categoria dos Fisiveis
	Primeira Letra(Faixa de Interrupção)	Segunda Letra (Tipo de Equipamento)
	g – Sobrecarga e Curto Circuito
a- Apenas Curto Circuito 	L/G – Cabos e uso geral
M - Motores
R- Circuitos com semicondutores
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Exemplos
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	Primeira Letra(Faixa de Interrupção)	Segunda Letra (Tipo de Equipamento)
	g – Sobrecarga e Curto Circuito
a- Apenas Curto Circuito 	L/G – Cabos e uso geral 
M - Motores
R- Circuitos com semicondutores
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Exercícios
Para todos os casos considere 5s para a duração da corrente de tempo de partida.
Consulte a tabela de motores e calcule a corrente nominal (IN) para um motor e 6 polos, potência de 20CV 220 V, trifásico, considere o rendimento a uma potencia de 100%. Especifique qual o Fusível adequado ao motor.
Consulte a tabela de motores e calcule a corrente nominal (IN) para um motor e 6 polos, potência de 30CV 220 V, trifásico, considere o rendimento a uma potencia de 100%. Especifique qual o Fusível adequado ao motor.
Consulte a tabela de motores e calcule a corrente nominal (IN) para um motor e 6 polos, potência de 10CV 220 V, trifásico, considere o rendimento a uma potencia de 100%. Especifique qual o Fusível adequado ao motor.
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Tabela de Motores
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Disjuntores Termomagnéticos
Os disjuntores são alternativas eficazes para a proteção de sobre corrente em sistemas elétricos. Diferentemente dos fusíveis, podem ser reutilizados várias vezes depois que são desarmados para proteger uma instalação elétrica.
Imagem retirada de [4].
Simbologias
Disjuntores WEG tipo Mini disjuntores Curva B
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 O minidisjuntor de curva B tem como característica principal o disparo instantâneo para correntes entre 3 a 5 vezes a corrente nominal. Sendo assim, são aplicados principalmente na proteção de circuitos com características resistivas ou com grandes distâncias de cabos envolvidas. Ex.: lâmpadas incandescentes, chuveiros, aquecedores elétricos, etc 
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Disjuntores WEG tipo Mini disjuntores Curva C
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O minidisjuntor de curva C tem como característica o disparo instantâneo para correntes entre 5 a 10 vezes a corrente nominal. Sendo assim, são aplicados para a proteção de circuitos com instalação de cargas indutivas. Ex.: lâmpadas fluorescentes, geladeiras, máquinas de lavar, etc.
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Procedimento de especificação de Disjuntores
Supondo um motor de 10 cv, 220 V, com 4 polos; temos In=26,6 A, e Ip/In=8.
Logo Ip=212,8 A, supondo um disjuntor de 32 A para este motor, devemos dividir o Ip por 32 A e verificar quantas vezes Ip é superior à corrente nominal do disjuntor.
Para o caso 212,8/32=6,65. Marcando o valor de 6x na curva do disjuntor e traçando uma reta perpendicular ao eixo x, até o tempo de 5 s (supondo que seja o tempo de IP). Verifica-se que valores de duração de Ip superiores a 5 s disparariam o disjuntor.
Neste caso, sugere-se a utilização de um disjuntor superior, para o caso um 50 A, que seria 212,8/50 = 4,25, ou seja com Ip 4x maior que a corrente nominal do disjuntor e teria uma margem melhor de trabalho.
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Ref: retirado do livro [3] 
Relé Térmico de Sobrecarga
Infelizmente os fusíveis e os disjuntores Magnéticos não são indicados para proteção de motores contra sobre cargas comuns[3], para proteção de motores é recomendado a utilização do Relé Bimetálico de Sobrecarga (Relé Térmico) e os sensores térmicos inseridos nos enrolamentos dos motores (estes últimos são os mais eficientes.
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Simbologias
A seleção deste dispositivo deve
levar em consideração a possibilidade
de ajuste da corrente nominal. Ex:
Para motores de 10 cv, 4 polos, 220 V, 
Teremos In=26,6, logo o relé deve trabalhar
Nas faixas: 22 a 32 A ou 25 a 40 A, vide tabela
do Relé.
Tabela de referência de Relé Térmico
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Relé Térmico de Sobrecarga
É importante entender o que significa sobre carga em um motor:
Rotor Bloqueado.
Elevada frequência de manobra
Partida difícil (muito prolongada)
Sobre carga em regime de operação.
Falta de fase.
Desvio de tensão e de frequência
Exercícios
Para todosos casos considere 5s para a duração da corrente de tempo de partida.
Consulte a tabela dos disjuntores de curva C e baseado na referencia [3] selecione o disjuntor e o relé de sobrecarga mais adequados para um motor de 10 cv 220 V , 4 polos, trifásico, considere o rendimento a uma potencia de 100%. Especifique qual o disjuntor adequado ao motor.
Consulte a tabela dos disjuntores de curva C e baseado na referencia [3] selecione o disjuntor e o relé de sobrecarga mais adequados para um motor de 20 cv, 220 V, trifásico, 4 polos, considere o rendimento a uma potencia de 100%. Especifique qual o disjuntor adequado ao motor.
Consulte a tabela dos disjuntores de curva C e baseado na referencia [3] selecione o disjuntor e o relé de sobrecarga mais adequados para um motor de 30 cv 220 V, trifásico , 4 polos, considere o rendimento a uma potencia de 100%. Especifique qual o disjuntor adequado ao motor.
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Tabela do Motor de 4 polos
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Disjuntor Motor
Este disjuntor reúne as funcionalidades do Relé térmico e do disjuntor/fusível. Suas funcionalidade podem ser acrescidas com a instalação de acessórios como a bobina de subtensão, ela dispara o disjuntor se a tensão estiver a baixo do especificado.
A escolha de um disjuntor motor é semelhante ao realizado para o relé térmico.
Simbologias
Disjuntor Motor
Para um motor de 7,5 cv, 220 V, 4 polos, segundo a tabela de Weg a corrente nominal será de 20 A, neste caso seria escolhido um disjuntor motor de: 
http://ecatalog.weg.net/tec_cat/partidamotor.asp
Tabela dos Disjuntor Motor
Ref: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-disjuntores-motores-linha-mpw-50009822-catalogo-portugues-br.pdf
Disjuntor Motor
Ref:
http://ecatalog.weg.net/TEC_CAT/partidamotormostra.asp
Tudo em um equipamento
Considerações sobre os dispositivos de proteção em circuitos de motores
A proteção de motores podem ser realizados por 3 dispositivos: Fusíveis, Disjuntores e Disjuntores motores. 
Os dois primeiros protegem o motor apenas contra curto circuito e sobre cargas elevadas.
Os fusíveis são os mais baratos e pode corre o risco de falta de fase se apenas um dos 3 fusíveis romper. 
Dentre as 3 soluções apenas o disjuntor motor protege o motor de sobrecargas normais.
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Outros dispositivos de proteção
Relé de Falta de Fase:
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Ref: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-reles-temporizadores-protetores-e-de-nivel-50009830-catalogo-portugues-br.pdf
Outros dispositivos de proteção
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Ref: http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-reles-temporizadores-protetores-e-de-nivel-50009830-catalogo-portugues-br.pdf
Interruptor diferencial residual DRs
O interruptor diferencial residual RDW analisa a soma fasorial das correntes que passam por ele, o seu disparo ocorre quando o somatório destas correntes é igual ou maior que o valor da corrente nominal de disparo. 
Choques elétricos, instalações ou equipamentos inadequados, são os fatores que ocasionam o seu disparo
Exercícios
Pesquise na internet o que são relés inteligentes e quais as funcionalidades que estes dispositivos oferecem Ex: SRW 01 da WEG
Pesquise por que são necessários contatos auxiliares nos relés térmicos de sobrecarga?
Exponha sua opinião técnica a respeito das diferenças entre todos os dispositivos de proteção citados nesta unidade, vantagens e desvantagens de sua utilização.
Monte 3 esquemas de ligações de motores utilizando para cada solução apenas um dos dispositivos de proteção listados a seguir:
O fusível.
O disjuntores magnéticos
O disjuntor motor
Exercícios
Faça uma consulta no mercado, especifique e levante os custos entre soluções.
Tradicionais utilizando fusível, disjuntor, conctatora e rele térmico de Sobrecarga.
O disjuntor motor e contactora. 
Para os seguintes motores:
			1- 15 cv, 220 V, 4 polos e 60 Hz.
			2- 5 cv, 220 V, 4 polos e 60 Hz
			3- 75 cv, 220 V, 4 polos e 60Hz 
Monte suas especificações baseadas em tabelas e curvas dos equipamentos e monte uma apresentação em defesa de sua solução.
Montar grupos de no máximo 3 pessoas para resolver o problema.
Na próxima aula serão sorteados 2 grupos para apresentar (os grupos sorteados podem ganhar até 1 ponto). 
Seccionadores e Chaves de Partida Manual
Pouco usadas quando a preocupação é com a proteção dos motores e a segurança na operação é crítica, mas muito atrativa quando o fator custo é fundamental.
Em particular as seccionadoras são facilmente encontradas nos chamados CCM –Centro de Controle de Motores, muito utilizados nas indústrias. Instalados em gavetas ou paineis elétricos de pequeno, médio e grande porte.
Para melhor compreensão deste assunto recomenda-se a leitura das normas NR12 e NBR 5410.
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Fonte [3]
Seccionadores e Chaves de Partida Manual
Seccionadora são chaves utilizadas para cortar a energia aplicada a um circuito, separando a linha ou fonte de tensão para que o circuito possa sofrer intervenção de maneira mais segura.
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Imagem retirada de [6].
Imagem retirada de [8].
Imagem retirada de [7].
Imagem retirada de [5].
Chaves de partida manual para motores Monofásicos
Os três tipos mais populares são: Partida Direta, Reversora e Série Paralela.
A chave de partida direta permite apenas ligar e desligar o motor.
A chave reversora permite mudar o sentido de rotação do motor, possui recursos e possibilita trotar a ligação do rolamento 5 e 6.
A chave série é normalmente utilizada quando deseja-se ter uma corrente de partida mais suave.
Chaves de partida manual para motores Monofásicos
A chave de partida direta permite apenas ligar e desligar o motor.
Chaves de partida manual para motores Monofásicos
A chave reversora permite mudar o sentido de rotação do motor, possui recursos e possibilita trotar a ligação do rolamento 5 e 6. Possuem um interruptor centrífugo que permite a reversão apenas em baixa velocidade.
Imagem retirada de [11].
Imagem retirada de [10].
Chaves de partida manual para motores Monofásicos
A chave série paralela é normalmente utilizada quando deseja-se ter uma corrente de partida mais suave.
Imagem retirada de [11].
Chaves de partida manual para motores Monofásicos
A chave série é normalmente utilizada quando deseja-se ter uma corrente de partida mais suave.
Imagem retirada de [11].
Claves de partida manual para motores trifásico
São encontrados 4 tipos de chaves:
Partida direta
Reversora
Estrela Triangulo 
Chave para motor de duas velocidades.
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Exercício
Pesquise e responda:
Porque não devemos abrir uma chave seccionadora antes de desligar o motor ou a carga instalada?
Qual a função da chave série paralelo para motor trifásico ou monofásico?
Por que é necessário esperar a parada do motor monofásico para que seja possível a sua reversão por meio de chave?
Qual a finalidade da chave estrela triangulo?
Exercício
QUESTÃO 19(ENADE 2008_Tecnologia em Manutenção Industrial) Durante inspeção em uma fábrica de refrigerante, foi detectada pelo tecnólogo a existência de sobreaquecimento em um motor trifásico de indução, sem que o relé de sobre carga estivesse atuado. Esse tecnólogo deverá, então, providenciar a reparação do motor, identificando as causas do sobreaquecimento.
Entre as possíveis causas desse sobreaquecimento, inclui-se
I) queima de um dos fusíveis do circuito de alimentação do motor. 
II) falta de carga na ponta do eixo. 
III) excessivo número de partidas em curtos períodos de tempo.
IV) sobretensão ou subtensão na rede de alimentação. 
V) falta de fase no transformador de alimentação do motor.
Estão certos apenas os itens:
A) I e III. B) III e IV. C) II e V. D) IV e V. E) III e V.
Exercício
QUESTÃO 12 (ENADE 2008_Tecnologia em Manutenção Industrial) Durante atividade de manutenção corretiva em fábrica de laticínio, verificou-se que determinado motor trifásico não estava mais funcionando. O circuito de acionamento e proteção utilizava uma chave de partida diretatrifásica, um contator e um relé de sobrecarga. Para tentar solucionar o problema, mudou-se, inicialmente, o ponto de alimentação do motor para outro circuito do mesmo quadro de disjuntores e verificou-se que o conjunto voltou a funcionar corretamente. Um manutenedor do setor de manutenção foi chamado para diagnosticar e solucionar o problema definitivamente, sendo, para isso, necessário medir as grandezas elétricas envolvidas. Considerando essa situação, é correto afirmar que
A) se pode medir diretamente, com um osciloscópio, a corrente elétrica na entrada da chave de partida do motor. 
B) é necessário apenas um multímetro com alicate amperímetro acoplado para se medirem diretamente as tensões e correntes elétricas do motor. 
C) uma chave de teste (tipo neon) pode ser usada para medir a corrente elétrica nas fases do circuito de alimentação. 
D) se pode usar um wattímetro para medir diretamente o consumo de energia elétrica do motor, quando este está em operação. 
E) se deve ajustar o valor da corrente elétrica no relé de sobrecarga, para que o motor volte a funcionar.
Bibliografia
[1] - http://www.hifusi.com.br/produtos.php
[2] - http://intereng.com.br/produtos/bussmann/fusiveis/fusivel-baixa-voltagem/
[3] – Nascimento, G “Comandos Elétricos , Teoria e Atividades”, Ed. Erica Ltda, 2012 São Paulo.
[4] - http://www.oocities.org/gildoo/eletricidade/termagnetico.htm.
[5] http://www.flogao.com.br/bncmontagens/98220177
[6] http://www.log.ind.br/index.php/produtos/chaves-seccionadoras/
[7] http://www.acgsudeste.com.br/portfolio.php?cont=3
[8] http://www.brumaxeletrica.com.br/noticias.php?url=chave-seccionadora
[9] http://www.schak.com.br/site07/main.asp?op=2&codigo=4&idioma=1&subarea=Comutadoras%20Monof%E1sicas&cod_info=98&chave=produtos
[10] http://www.industry.siemens.com.br/automation/br/pt/dispositivos-baixa-tensao/chaves-de-partida/3re/pages/3re.aspx
[11] http://www.motoreletrico.net/index.asp?InCdSecao=3&InCdEditoria=2&InCdMateria=166&PRW+-+Chave+de+Partida+Reversora+WEG
[12] http://ecatalog.weg.net/tec_Cat/partidamotor.asp?cd_empresa=0
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