Comandos Eletricos

FUMEP Funda o Municipal de Ensino de Piracicaba EEP Escola de Engenharia de Piracicaba COTIP Col gio T cnico Industrial de Piracicaba

CURSO DE COMANDOS EL TRICOS

Prof. Marcelo Eur pedes da Silva Piracicaba, 18 de Fevereiro de 2006

1) Introdu o

Conceitualmente o estudo da eletricidade divido em tr s grandes reas: a gera o, a distribui o e o uso. Dentre elas a disciplina de comandos el tricos est direcionada ao uso desta energia, assim pressup e-se aqui que a energia j foi gerada, transportada a altas tens es e posteriormente reduzida aos valores de consumo, com o uso de transformadores apropriados. Por defini o os comandos el tricos tem por finalidade a manobra de motores el tricos que s o os elementos finais de pot ncia em um circuito automatizado. Entende-se por manobra o estabelecimento e condu o, ou a interrup o de corrente el trica em condi es normais e de sobre-carga. Os principais tipos de motores s o: Motor de Indu o Motor de corrente cont nua Motores s ncronos Servomotores Motores de Passo

Os Servomotores e Motores de Passo necessitam de um "driver" pr prio para o seu acionamento, tais conceitos fogem do escopo deste curso. Dentre os motores restantes, os que ainda t m a maior aplica o no mbito industrial s o os motores de indu o trif sicos, pois em compara o com os motores de corrente cont nua, de mesma pot ncia, eles tem menor tamanho, menor peso e exigem menos manuten o. A figura 1.1 mostra um motor de indu o trif sico t pico.

.1 Motor de Indu o Trif sico O motor de indu o tem caracter sticas pr prias de funcionamento, que s o interessantes ao entendimento dos comandos el tricos e ser o vistos em cap tulos posteriores.

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Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos el tricos a no o de que "os objetivos principais dos elementos em um painel el trico s o: a) proteger o operador e b) propiciar uma l gica de comando". Partindo do princ pio da prote o do operador uma seq ncia gen rica dos elementos necess rios a partida e manobra de motores mostrada na figura 1.2. Nela podem-se distinguir os seguintes elementos: A) Seccionamento: S pode ser operado sem carga. Usado durante a manuten o e verifica o do circuito. B) Prote o contra correntes de curto-circuito: Destina-se a prote o dos condutores do circuito terminal. C) Prote o contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do enrolamento do motor. D) Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o motor de forma segura, ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de pot ncia, onde circula a maior corrente.

.2 Seq ncia gen rica para o acionamento de um motor importante repetir que no estudo de comandos el tricos importante ter a seq ncia mostrada na figura 1.2 em mente, pois ela consiste na orienta o b sica para o projeto de qualquer circuito. Ainda falando em prote o, as manobras (ou partidas de motores) convencionais, s o dividas em dois tipos, segundo a norma IEC 60947:

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I. Coordena o do tipo 1: Sem risco para as pessoas e instala es, ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Por m podem haver danos ao contator e ao rel de sobrecarga. II. Coordena o do tipo 2: Sem risco para as pessoas e instala es. N o pode haver danos ao rel de sobrecarga ou em outras partes, com exce o de leve fus o dos contatos do contator e estes permitam uma f cil separa o sem deforma es significativas. O rel de sobrecarga, os contatores e outros elementos em maiores detalhes nos

cap tulos posteriores, bem como a sua aplica o pr tica em circuitos reais. Em comandos el tricos trabalhar-se- bastante com um elemento simples que o contato. A partir do mesmo que se forma toda l gica de um circuito e tamb m ele quem d ou n o a condu o de corrente. Basicamente existem dois tipos de contatos, listados a seguir: i. Contato Normalmente Aberto (NA): n o h passagem de corrente el trica na posi o de repouso, como pode ser observado na figura 1.3(a). Desta forma a carga n o estar acionada. ii. Contato Normalmente Fechado (NF): h passagem de corrente el trica na posi o de repouso, como pode ser observado na figura 1.3(b). Desta forma a carga estar acionada.

.3 Representa o dos contatos NA e NF

Os citados contatos podem ser associados para atingir uma determinada finalidade, como por exemplo, fazer com que uma carga seja acionada somente quando dois deles estiverem ligados. As principais associa es entre contatos s o descritas a seguir.

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1.1)

Associa o de contatos normalmente abertos Basicamente existem dois tipos, a associa o em s rie (figura 1.4a) e a associa o em

paralelo (1.4b). Quando se fala em associa o de contatos comum montar uma tabela contendo todas as combina es poss veis entre os contatos, esta denominada de "Tabela Verdade". As tabelas 1.1 e 1.2 referem-se as associa es em s rie e paralelo. Nota-se que na combina o em s rie a carga estar acionada somente quando os dois contatos estiverem acionados e por isso denominada de "fun o E". J na combina o em paralelo qualquer um dos contatos ligados aciona a carga e por isso denominada de "fun o OU".

.4 Associa o de contatos NA

Tabela 1.1 Associa o em s rie de contatos NA CONTATO E1 repouso repouso acionado acionado CONTATO E2 repouso acionado repouso acionado CARGA desligada desligada desligada ligada

Tabela 1.2 Associa o em paralelo de contatos NA CONTATO E1 repouso repouso acionado acionado CONTATO E2 repouso acionado repouso acionado CARGA desligada ligada ligada ligada

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1.2)

Associa o de contatos normalmente fechados Os contatos NF da mesma forma podem ser associados em s rie (figura 1.5a) e paralelo

(figura 1.5b), as respectivas tabelas verdade s o 1.3 e 1.4. Nota-se que a tabela 1.3 exatamente inversa a tabela 1.2 e portanto a associa o em s rie de contatos NF denominada "fun o n o OU". Da mesma forma a associa o em paralelo chamada de "fun o n o E".

.5 Associa o de contatos NF

Tabela 1.3 Associa o em s rie de contatos NF CONTATO E1 repouso repouso acionado acionado CONTATO E1 repouso repouso acionado acionado CONTATO E2 repouso acionado repouso acionado CONTATO E2 repouso acionado repouso acionado CARGA ligada desligada desligada desligada CARGA ligada ligada ligada desligada

Tabela 1.4 Associa o em paralelo de contatos NF

Existem algumas outras combina es entre contatos, mas que n o est o inclu das no escopo deste curso.

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Nos pr ximo cap tulo ser o mostrados alguns dos elementos fundamentais em um painel el trico, todos contendo contatos NA e NF. Posteriormente descrever-se- como estes elementos podem ser associados para formar uma manobra de cargas.

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2) Principais elementos em comandos el tricos

Neste cap tulo o objetivo o de conhecer as ferramentas necess rias montagem de um painel el trico. Assim como para trocar uma simples roda de carrro, quando o pneu fura, necessita-se conhecer as ferramentas pr prias, em comandos el tricos, para entender o funcionamento de um circuito e posteriormente para desenhar o mesmo, necessita-se conhecer os elementos apropriados. A diferen a est no fato de que em grandes pain is existem altas correntes el tricas que podem levar o operador ou montador a riscos de vida. Um coment rio importante neste ponto que por via de regra os circuitos de manobra s o divididos em "comando" e "pot ncia", possibilitando em primeiro lugar a seguran a do operador e em segundo a automa o do circuito. Embora n o pare a clara esta divis o no presente momento, ela tornar-se- comum a medida que o aluno familiariza-se com a disciplina. 2.1) Botoeira ou Bot o de comando Quando se fala em ligar um motor, o primeiro elemento que vem a mente o de uma chave para lig -lo. S que no caso de comandos el tricos a "chave" que liga os motores diferente de uma chave usual, destas que se tem em casa para ligar a luz por exemplo. A diferen a principal est no fato de que ao movimentar a "chave residencial" ela vai para uma posi o e permanece nela, mesmo quando se retira a press o do dedo. Na "chave industrial" ou botoeira h o retorno para a posi o de repouso atrav s de uma mola, como pode ser observado na figura 2.1a. O entendimento deste conceito fundamental para compreender o porque da exist ncia de um selo no circuito de comando.

.1 (a) Esquema de uma botoeira (b) Exemplos de botoeiras comerciais A botoeira faz parte da classe de componentes denominada "elementos de sinais". Estes s o dispositivos pilotos e nunca s o aplicados no acionamento direto de motores.

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A figura 2.1a mostra o caso de uma botoeira para comuta o de 4 p los. O contato NA (Normalmente Aberto) pode ser utilizado como bot o LIGA e o NF (Normalmente Fechado) como bot o DESLIGA. Esta uma forma elementar de intertravamento. Note que o retorno feito de forma autom tica atrav s de mola. Existem botoeiras com apenas um contato. Estas ltimas podem ser do tipo NA ou NF. Ao substituir o bot o manual por um rolete, tem-se a chave fim de curso, muito utilizada em circuitos pneum ticos e hidr ulicos. Este muito utilizado na movimenta o de cargas, acionado no esbarro de um caixote, engradado, ou qualquer outra carga. Outros tipos de elementos de sinais s o os Termostatos, Pressostatos, as Chaves de N vel e as chaves de fim de curso (que podem ser roletes). Todos estes elementos exercem uma a o de controle discreta, ou seja, liga / desliga. Como por exemplo, se a press o de um sistema atingir um valor m ximo, a a o do Pressostato ser o de mover os contatos desligando o sistema. Caso a press o atinja novamente um valor m nimo atua-se re-ligando o mesmo. 2.2) Rel s Os rel s s o os elementos fundamentais de manobra de cargas el tricas, pois permitem a combina o de l gicas no comando, bem como a separa o dos circuitos de pot ncia e comando. Os mais simples constituem-se de uma carca a com cinco terminais. Os terminais (1) e (2) correspondem a bobina de excita o. O terminal (3) o de entrada, e os terminais (4) e (5) correspondem aos contatos normalmente fechado (NF) e normalmente aberto (NA), respectivamente. Uma caracter stica importante dos rel s, como pode ser observado na figura 2.2a que a tens o nos terminais (1) e (2) pode ser 5 Vcc, 12 Vcc ou 24 Vcc, enquanto simult neamente os terminais (3), (4) e (5) podem trabalhar com 110 Vca ou 220 Vca. Ou seja n o h contato f sico entre os terminais de acionamento e os de trabalho. Este conceito permitiu o surgimento de dois circuitos em um painel el trico: i. Circuito de comando: neste encontra-se a interface com o operador da m quina ou dispositvo e portanto trabalha com baixas correntes (at 10 A) e/ou baixas tens es. ii. Circuito de Pot ncia: o circuito onde se encontram as cargas a serem acionadas, tais como motores, resist ncias de aquecimento, entre outras. Neste podem circular correntes el tricas da ordem de 10 A ou mais, e atingir tens es de at 760 V.

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.2 Diagrama esquem tico de um rel Em um painel de comando, as botoeiras, sinaleiras e controladores diversos ficam no circuito de comando. Do conceito de rel s pode-se derivar o conceito de contatores, visto no pr ximo item. 2.3) Contatores Para fins did ticos pode-se considerar os contatores como rel s espandindos pois o principio de funcionamento similar. Conceituando de forma mais t cnica, o contator um elemento eletro-mec nico de comando a dist ncia, com uma nica posi o de repouso e sem travamento. Como pode ser observado na figura 2.3, o contator consiste basicamente de um n cleo magn tico excitado por uma bobina. Uma parte do n cleo magn tico m vel, e atra do por for as de a o magn tica quando a bobina percorrida por corrente e cria um fluxo magn tico. Quando n o circula corrente pela bobina de excita o essa parte do n cleo repelida por a o de molas. Contatos el tricos s o distribu dos solidariamente a esta parte m vel do n cleo, constituindo um conjunto de contatos m veis. Solid rio a carca a do contator existe um conjunto de contatos fixos. Cada jogo de contatos fixos e m veis podem ser do tipo Normalmente aberto (NA), ou normalmente fechados (NF).

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.3 Diagrama esquem tico de um contator com 2 terminais NA e um NF Os contatores podem ser classificados como principais (CW, CWM) ou auxiliares (CAW). De forma simples pode-se afirmar que os contatores auxiliares tem corrente m xima de 10A e possuem de 4a 8 contatos, podendo chegar a 12 contatos. Os contatores principais tem corrente m xima de at 600A. De uma maneira geral possuem 3 contatos principais do tipo NA, para manobra de cargas trif sicas a 3 fios. Um fator importante a ser observando no uso dos contatores s o as fa scas produzidas pelo impacto, durante a comuta o dos contatos. Isso promove o desgaste natural dos mesmos, al m de consistir em riscos a sa de humana. A intensidade das fa scas pode se agravar em ambientes midos e tamb m com a quantidade de corrente circulando no painel. Dessa forma foram aplicadas diferentes formas de prote o, resultando em uma classifica o destes elementos. Basicamente existem 4 categorias de emprego de contatores principais: a. AC1: aplicada em cargas hmicas ou pouco indutivas, como aquecedores e fornos a resist ncia. b. AC2: para acionamento de motores de indu o com rotor bobinado. c. AC3: aplica o de motores com rotor de gaiola em cargas normais como bombas, ventiladores e compressores. d. AC4: para manobras pesadas, como acionar o motor de indu o em plena carga, revers o em plena marcha e opera o intermitente. A figura 2.4 mostra o aspecto de um contator comum. Este elemento ser mais detalhado em cap tulos posteriores.

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.4 Foto de contatores comerciais 2.4) Fus veis Os fus veis s o elementos bem conhecidos pois se encontram em instala es residenciais, nos carros, em equipamentos eletr nicos, m quinas, entre outros. Tecnicamente falando estes s o elementos que destinam-se a prote o contra correntes de curto-circuito. Entende-se por esta ltima aquela provocada pela falha de montagem do sistema, o que leva a imped ncia em determinado ponto a um valor quase nulo, causando assim um acr scimo significativo no valor da corrente. Sua atua o deve-se a a fus o de um elemento pelo efeito Joule, provocado pela s bita eleva o de corrente em determinado circuito. O elemento fus vel tem propriedades f sicas tais que o seu ponto de fus o inferior ao ponto de fus o do cobre. Este ltimo o material mais utilizado em condutores de aplica o geral.

2.5) Disjuntores Os disjuntores tamb m est o presentes em algumas instala es residenciais, embora sejam menos comuns do que os fus veis. Sua aplica o determinadas vezes interfere com a aplica o dos fus veis, pois s o elementos que tamb m destinam-se a prote o do circuito contra correntes de curto-circuito. Em alguns casos, quando h o elemento t rmico os disjuntores tamb m podem se destinar a prote o contra correntes de sobrecarga. A corrente de sobrecarga pode ser causada por uma s bita eleva o na carga mec nica, ou mesmo pela opera o do motor em determinados ambientes fabris, onde a temperatura elevada. A vantagem dos disjuntores que permitem a re-liga o do sistema ap s a ocorr ncia da eleva o da corrente, enquanto os fus veis devem ser substitu dos antes de uma nova opera o.

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Para a prote o contra a sobrecarga existe um elemento t rmico (bi-met lico). Para a prote o contra curto-circuito existe um elemento magn tico. O disjuntor precisa ser caracterizado, al m dos valores nominais de tens o, corrente e freq ncia, ainda pela sua capacidade de interrup o, e pelas demais indica es de temperatura e altitude segundo a respectiva norma, e agrupamento de disjuntores, segundo informa es do fabricante, e outros, que podem influir no seu dimensionamento. A figura 2.5 mostra o aspecto f sico dos disjuntores comerciais.

.5 Aspecto dos disjuntores de tr s e quatro p los 2.6) Rel T rmico ou de Sobrecarga Antigamente a prote o contra corrente de sobrecarga era feita por um elemento separado denominado de rel t rmico. Este elemento composto por uma junta bimet lica que se dilatava na presen a de uma corrente acima da nominal por um per odo de tempo longo. Atualmente os disjuntores englobam esta fun o e sendo assim os rel s de sobrecarga ca ram em desuso.

2.7) Simbologia gr fica At o presente momento mostrou-se a presen a de diversos elementos constituintes de um painel el trico. Em um comando, para saber como estes elementos s o ligados entre si necess rio consultar um desenho chamado de esquema el trico. No desenho el trico cada um dos elementos representado atrav s de um s mbolo. A simbologia padronizada atrav s das normas NBR, DIN e IEC. Na tabela 2.1 apresenta-se alguns s mbolos referentes aos elementos estudados nos par grafos anteriores.

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Tabela 2.1 Simbologia em comandos el tricos

S MBOLO

DESCRI O Botoeira NA

S MBOLO

DESCRI O Botoeira NF

Botoeira NA com retorno por mola

Botoeira NF com retorno por mola

Contatos tripolares NA, ex: contator de pot ncia Acionamento eletromagn tico, ex: bobina do contator Rel t rmico

Fus vel

Contato normalmente aberto (NA) Contato normalmente fechado (NF) Acionamento temporizado na liga o

Disjuntor com elementos t rmicos e magn ticos, prote o contra correntes de curto e sobrecarga

Disjuntor com elemento magn tico, prote o contra corrente de curto-circuito Transformador trif sico

L mpada / Sinaliza o

Motor Trif sico

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3) Laborat rio: Partida direta de Motores

Objetivo: A primeira combina o entre os elementos de comando estudados a partida direta de um motor, mostrada na figura 3.1 abaixo. O objetivo o de montar esta partida no laborat rio, observando as dificuldades e a l gica de funcionamento, bem como apresentar o conceito de selo.

.1 Circuitos de comando e pot ncia para uma partida direta de motores Componentes: 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 rel t rmico (F2), 1 contator (K1), 1 botoeira NF (S0), 01 botoeira NA (S1), 1 Motor trif sico (M1).

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4) Laborat rio: Partida direta de Motores com sinaliza o

Objetivo: Neste laborat rio o objetivo o de consolidar os conceitos introduzindo os elementos de sinaliza o no comando.

.1 Circuitos de comando e pot ncia para uma partida direta de motores com sinaliza o Componentes: 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 rel t rmico (F2), 1 contator (K1), 1 botoeira NF (S0), 1 botoeira NA (S1), 1 Motor trif sico (M1), 1 l mpada verde (H1), 1 l mpada amarela (H2), 1 l mpada vermelha (H3).

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5) Laborat rio: Partida de Motores com revers o

Objetivo: Acionar, de forma autom tica, um motor com revers o do sentido de rota o, mostrando algumas similaridades com a partida direta. Introduzir o conceito de "intertravamento".

.1 Circuitos de comando e pot ncia para uma partida com revers o Componentes: 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 rel t rmico (F2), 2 contatores (K1 eK2), 1 botoeira NF (S0), 2 botoeiras NA (S1 e S2), 1 Motor trif sico (M1). Exerc cio: Desenhar e montar o circuito da sinaliza o da seguinte maneira: l mpada verde indica motor girando no sentido hor rio, l mpada amarela no sentido anti-hor rio e l mpada vermelha atua o do rel de sobrecarga.

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6) Conceitos b sicos em manobras de motores

Para ler e compreeender a representa o gr fica de um circuito el trico, imprescind vel conhecer os componentes b sicos dos comandos e tamb m sua finalidade. Alguns destes elementos s o descritos a seguir. A) Selo

O contato de selo sempre ligado em paralelo com o contato de fechamento da botoeira. Sua finalidade de manter a corrente circulando pelo contator, mesmo ap s o operador ter retirado o dedo da botoeira.

B) Selo com dois contatos

Para obter seguran a no sistema, pode-se utilizar dois contatos de selo.

C) Intertravamento

Em algumas manobras, onde existem 2 ou mais contatores, para evitar curtos indesej vel o funcionamento simult neo de dois contatores. Utiliza-se assim o intertravamento. Neste caso os contatos devem ficar antes da alimenta o da bobina dos contatores.

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E) Circuito paralelo ao intertravamento

No caso de um intertravamento entre contatos, o contato auxiliar de selo, n o deve criar um circuito paralelo ao intertravamento, caso este onde o efeito de seguran a seria perdido.

F) Intertravamento com dois contatos

Dois contatos de intertravamento, ligados em s rie, elevam a seguran a do sistema. Estes devem ser usados quando acionando altas cargas com altas correntes.

G) Ligamento condicionado

Um contato NA do contator K2, antes do contator K1, significa que K1 pode ser operado apenas quando K2 estiver fechado. Assim condiciona-se o funcionamento do contator K1 ao contator K2.

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F) Prote o do sistema

Os rel s de prote o contra sobrecarga e as botoeiras de desligamento devem estar sempre em s rie.

G) Intertravamento com botoeiras

O intertravamento, tamb m pode ser feito atrav s de botoeiras. Neste caso, para facilidade de representa o, recomenda-se que uma das botoeiras venha indicada com seus contatos invertidos. N o se recomenda este tipo de a o em motores com cargas pesadas.

H) Esquema Multifiliar

Nesta representa o todos os componentes s o representados. Os aparelhos s o mostrados de acordo com sua seq ncia de instala o, obedecendo a constru o f sica dos mesmos. N o s o indicados nos circuitos de circula o de corrente. A posi o dos contatos feita com o sistema desligado (sem tens o). A disposi o dos aparelhos pode ser qualquer uma, com a vantagem de que eles s o facilmente reconhecidos, sendo reunidos por tra es de contorno, se necess rio.

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I) Esquema Funcional Nesta representa o tamb m todos os condutores est o representados. N o levada em conta a posi o construtiva e a conex o mec nica entre as partes. O sistema subdividido de acordo com os circuitos de correntes existentes. Estes circuitos devem ser representados sempre que poss vel, por linhas retas, livres de cruzamentos. A posi o dos contatos desenhada com o sistema desligado (sem tens o). A vantagem consiste no fato de que se torna f cil ler os esquemas e respectivas fun es, assim este tipo de representa o o que ser adotado neste curso. J) Recomenda es de tens o Certas normas, como por exemplo a VDE, recomendam que os circuitos de comando sejam alimentados com tens o m xima de 220 V, admitindo-se excepcionalmente 500 V no caso de acionamento de motor. Neste ltimo recomenda-se a exist ncia de apenas 1 contator.

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7) Exerc cios gerais

7.1) Descreva quais e quantos componentes s o necess rios a manobra de dois motores. Um deve ter partida direta e o outro partida com revers o. Descreva qual a fun o de cada elemento dentro do circuito.

7.2)

Desenhe o acionamento da bobina de um contator K1 atrav s de duas botoneiras ligadas em: a) s rie; b) paralelo.

7.3)

Explique

o

funcionamento

do

circuito

abaixo.

Quais

as

conseq ncias

de

funcionamento resultariam se o contato de selo K1 fosse ligado entre o NF K2 e a bobina do contator K1? O intertravamento apresentado suficiente?

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7.4)

Desenhe um circuito de comando para acionar um motor de indu o trif sico, ligado em 220 V, de forma que o operador tenha que utilizar as duas m os para realizar o acionamento.

7.5)

Desenhe um circuito de comando para um motor de indu o trif sico de forma que o operador possa realizar o ligamento por dois pontos independentes. Para evitar problemas com sobrecarga deve-se utilizar um rel t rmico.

7.6)

Explique o funcionamento dos circuitos abaixo.

A)

B)

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Orienta es: Letra A Letra B Tente observar o que acontece quando se liga K1 primeiro que K2 e vice-versa. K1 pode ser ligado antes de K2? Se sim qual chave desliga K1? Cosnegue-

se ligar K2 ap s K1? Qual chave deve ser utilizada para desligar K1 ap s o ligamento de K2? O contator K2 pode ser desligado de forma independente? 7.7) Desenhe o circuito de comando para dois motores de forma que o primeiro pode ser ligado de forma independente e o segundo pode ser ligado apenas se o primeiro estiver ligado. 7.8) Desafio: Fa a um comando para manobrar dois motores de modo que o primeiro pode ser ligado de forma independente. O segundo pode ser ligado apenas quando o primeiro for ligado, mas pode se manter ligado mesmo quando se desliga o primeiro motor.

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8) Simbologia num rica e literal

Assim como cada elemento em um comando tem o seu s mbolo gr fico espec fico, tamb m a numera o dos contatos e denomina o literal dos mesmos tem um padr o que deve ser seguido. Neste cap tulo ser o apresentados alguns detalhes, para maiores informa es deve-se consultar a norma NBR 5280 ou a IEC 113.2. A numera o dos contatos que representam terminais de for a feita da seguinte maneira:

1, 3 e 5 2, 4 e 6

Circuito de entrada (linha) Circuito de sa da (terminal)

J a numera o dos contatos auxiliares segue o seguinte padr o:

1e2 3e4

Contato normalmente fechado (NF), sendo 1 a entrada e 2 a sa da Contato normalmente aberto (NA), sendo 3 a entrada e 4 a sa da

Nos rel s e contatores tem-se A1 e A2 para os terminais da bobina. Os contatos auxiliares de um contator seguem um tipo especial de numera o pois o n mero composto por dois d gitos, sendo:

Primeiro d gito: indica o n mero do contato Segundo d gito: indica se o contato do tipo NF (1 e 2) ou NA (3 e 4)

Exemplo 1: Numera o de um contator de pot ncia com dois contatos auxiliares 1 NF e 1 NA.

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.1 Numera o de contos de um contator de pot ncia

Exemplo 2: Numera o de um contator de auxiliar com 4 contatos NA e 2 contatos NF

.3 Numera o de contatores auxiliares

Com rela o a simbologia literal, alguns exemplos s o apresentados na tabela 8.1 a seguir. Tabela 8.1 S mbolos literais segundo NBR 5280

S mbolo F H K M Q S T Componente Dispositivos de prote o Dispositivos de sinaliza o Contatores Motores Dispositivos de manobra para circuitos de pot ncia Dispositivos de manobra, seletores auxiliares Transformadores Disjuntores, seccionadores, interruptores Dispositivos e bot es de comando e de posi o (fim-decurso) e seletores Transformadores de distribui o, de pot ncia, de potencial, de corrente, autotransformadores Exemplos Fus veis, p ra-raios, disparadores, rel s Indicadores ac sticos e pticos Contatores de pot ncia e auxiliares

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Exerc cios: Numere os contatores a seguir: A) Contator de pot ncia

B) Contator auxiliar

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9) Caracter sticas dos motores de indu o importantes aos comandos el tricos

Neste curso trabalha-se com os motores de indu o trif sicos do tipo gaiola de esquilo por serem os mais comuns na ind stria. Este nome dado devido ao formato do seu rotor. Um estudo completo sobre este elemento tema de um curso de m quinas el tricas, apesar disso algumas caracter sticas s o interessantes ao estudo dos comandos ell tricos. Basicamente os motores do tipo gaiola s o compostos por dois subconjuntos:

Estator: com enrolamento montado na carca a do motor, fornecendo o campo girante

Rotor: enrolamento constitu do por barras curto-circuitadas, a sua corrente induzida pela a o do campo girante, provocando uma rota o do rotor e o fornecimento de energia mec nica ao eixo do motor.

Quando o motor energizado, ele funciona como um transformador com o secund rio em curto-circuito, portanto exige da rede el trica uma corrente muito maior que a nominal, podendo atingir cerca de 7 vezes o valor da mesma. As altas correntes de partida causam inconvenientes pois exigem um

dimensionamento de cabos com di metros bem maiores do que o necess rio. Al m disso podem haver quedas moment neas do fator de pot ncia , que monitorado pela concession ria de energia el trica, causando multas a ind stria. Para evitar estas altas correntes na partida, existem algumas estrat gias em comandos. Uma delas alimentar o motor com 50% ou 65% da tens o nominal, o caso da partida estrela-tri ngulo, que ser vista neste curso. Outras estrat gias s o:

Resistores ou indutores em s rie; Transformadores ou auto-transformadores; Chaves s rie-paralelo; Chaves compensadoras, etc.

Os motores de indu o podem ser comprados com 6 pontas e 12 pontas. No caso do motor de 6 pontas existem dois tipos de liga o:

Tri ngulo: a tens o nominal de 220 V (ver figura 9.1a) Estrela: a tens o nominal de 380 V (ver figura 9.1b)

.1 Liga es estrela e tri ngulo de um motor 6 pontas

No caso do motor de 12 pontas, existem quatro tipos poss veis de liga o:

Tri ngulo em paralelo: a tens o nominal 220 V (ver figura 9.2a) Estrela em paralelo: a tens o nominal 380 V (ver figura 9.2b) Tri ngulo em s rie: a tens o nominal 440 V (ver figura 9.2c) Estrela em s rie: a tens o nominal 760 V (ver figura 9.2d)

Nota-se que nas figuras s o mostradas as quantidades de bobinas constituintes de cada motor. Assim um motor de 6 pontas tem 3 bobinas e um de 12 pontas tem 6 bobinas. Como cada bobina tem 2 pontas, a explicado o nome explicita. A uni o dos contatos segue uma determinada ordem padr o. Existe uma regra pr tica para faz -lo: numera-se sempre os terminais de fora com 1, 2 e 3 e liga-se os terminais faltantes. No caso do motor de 12 pontas deve-se ainda associar o s rie paralelo com as bobinas correspondentes, como por exemplo (1-4 com 7-10). Deixa-se a cargo do aluno, a t tulo de exerc cio a identifica o dos terminais na liga o estrela em s rie.

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.2 Liga es estrela tri ngulo em um motor de 12 pontas Uma ltima caracter stica importante do motor de indu o a ser citada a sua placa de identifica o, que traz informa es importantes, listadas a seguir: CV: Pot ncia mec nica do motor em cv Ip/In: Rela o entre as correntes de partida e nominal; Hz: Freq ncia da tens o de opera o do motor; RPM: Velocidade do motor na freq ncia nominal de opera o V: Tens o de alimenta o A: Corrente requerida pelo motor em condi es nominais de opera o F.S.: Fator de servi o, quando o fator de servi o igual a 1,0, isto implica que o motor pode disponibilizar 100% de sua pot ncia mec nica.

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10) Laborat rio: partida estrela-tri ngulo (/)

Objetivo: Demonstrar uma das importantes estrat gias para evitar altos picos de corrente durante a partida de um motor de indu o trif sico. 10.1) Circuito de pot ncia

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10.2) Circuito de comando

10.3) Material utilizado 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 3 contatores (K1, K2 e K3), 1 rel t rmico (F1), 1 botoeira (NF), 1 botoeira (NA), 1 rel temporizador (K6).

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11) Laborat rio: Comando de prensa com temporizador Objetivo: Conhecer uma das estrat gias para seguran a em prensas, evitando que o operador inutilize uma das botoeiras, trabalhando somente com a outra. 11.1) Circuito de comando

Os contatores K1 e K2 s o auxiliares. O contator de pot ncia, onde ser ligado o motor da prensa o contator K3. K4 um temporizador. 11.2) Exerc cios: A) Desenhar e montar o circuito de pot ncia para este comando B) Explicar com suas palavras o funcionamento do circuito C) Desenhar e montar a sinaliza o para este comando

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12) Laborat rio: Comando de prensa com seq ncia de acionamento Objetivo: Conhecer uma outra estrat gia no comando de prensas, para evitar tamb m que o operador inutilize uma das botoeiras de comando. 12.1) Circuito de comando

12.3) Comet rios K1 Contator de pot ncia Contatores auxiliares K2 e K3 12.2) Exerc cios: A) Desenhar e montar o circuito de pot ncia para este comando B) Explicar com suas palavras o funcionamento do circuito C) Desenhar e montar a sinaliza o para este comando

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13) Exerc cios complementares 13.1) Fa a o comando para acionar uma eletro-v lvula hidr ulica de 4/2 vias que aciona um cilindro de dupla a o de modo que o retorno seja autom tico. 13.2) Fa a o comando para acionar uma resist ncia de aquecimento, de modo que ap s o operador pressionar a botoeira, a resist ncia permane a 10 min ligada, desligando ap s este tempo. 13.3) Fa a o comando para uma partida com revers o de modo que ao pressionar a botoeira para reverter a velocidade de rota o haja um tempo de 15s para que o motor efetue a revers o. 13.4) Desenhe os contatos referentes as liga es de 380V e 440V para um motor de 12 pontas, utilizando a regra pr tica.

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14) Prote o contra Sobrecorrentes

Conforme dito anteriormente uma sobrecorrente aquela cujo valor excede o valor nominal de opera o do circuito. Ela pode ser causada por dois fatores: Curto-circuito: quando n o existe uma resist ncia (ou imped ncia)

significativa entre duas fases com diferen as de potencial. Neste caso a sobrecorrente excede em muito a corrente nominal. Sobrecarga: n o existe falha el trica, mas um aumento da carga. Excede em algumas vezes o valor nominal e o seu efeito nocivo ap s o funcionamento do circuito por um tempo longo, causando deteriora o do material isolante dos cabos. A prote o contra sobrecarga feita atrav s de um elemento bimet lico, como mostra a figura 14.1. Quando se aumenta a corrente por efeito f sico de dissipa o da energia (efeito Joule) a junta bimet lica se deforma abrindo os contatos de passagem da corrente el trica. Este elemento pode ser comprado de forma separada, como no caso do rel t rmico, ou modernamente, vem acoplado nos disjuntores, permitindo economia de espa o.

.1 Elemento bimet lico de um disjuntor termo-magn tico

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A prote o contra o curto-circuito feita atrav s de um elemento magn tico, que nada mais do que uma bobina. A varia o brusca da corrente cria um campo magn tico que puxa o contato para baixo, abrindo o contato m vel, como pode ser visualizado na figura 14.2, de forma esquem tica.

.2 Elemento magn tico de um disjuntor termo-magn tico Ao selecionar um disjuntor, algumas caracter sticas t cnicas s o importantes, tais como: i. Corrente nominal (In): valor de corrente eficaz que o disjuntor deve conduzir indefinidamente, sem a eleva o da temperatura acima dos limites especificados. ii. iii. Tens o nominal (Un): o valor da tens o deve ser igual ou superior a do circuito onde o disjuntor est instalado Capacidade de interrup o (Icn): valor m ximo da corrente que o disjuntor pode interromper. Este valor deve ser igual a corrente presumida de curto circuito no ponto de instala o do disjuntor. iv. Curvas de disparo: Indicam o tempo que o disjuntor leva para interromper a corrente quando esta ultrapassa o valor da nominal. Um exemplo mostrado na figura 14.3, note que quanto maior a corrente menor o tempo para a interrup o.

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.3 Exemplo da curva de disparo para um disjuntor

v. vi.

Norma t cnica: Indica a norma na qual o disjuntor foi projetado, as principais s o NBR5361, NBR IEC 60898, NBR IEC 60947-2. N mero de p los: os mais comuns s o 1, 2 e 3 p los.

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15) Refer ncias Bibliogr ficas

Filho, Guilherme Filippo; "Motor de Indu o"; Editora rica; S o Paulo; 2000. Arnold, Robert, Stehr, Wilhelm; "M quinas El tricas Volume 1"; Editora E.P.U; S o Paulo; 1976 Manuais e Cat logos dos Fabricantes

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