Partida direta com reversão, Notas de estudo de Cultura

Baixe Partida direta com reversão e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 5 ANÁLISE DE DISPOSITIVOS DE MANOBRA E DE PROTEÇÃO DE BAIXA TENSÃO Conceitos, equipamentos e aplicações industriais. OBJETIVOS. Dentro das aplicações de potência da eletricidade, a parte industrial é sem dúvida uma das mais importantes, sobretudo porque representa a transformação da energia elétrica como parte de um produto, que por sua vez pode tanto ser de consumo quanto representar um novo meio de produção. Como tal, é freqüentemente integrante das atividades exercidas pelos profissionais da área, seja na forma de projetos elétricos, instalação dos equipamentos e acessórios, quanto de manutenção dos mesmos, esse último fator fundamental para que se obtenha elevada rentabilidade e racionalização dos procedimentos industriais, e com isso custos e preços otimizados. Dentro desses enfoques, o presente texto se destina a integrar os seus leitores tanto no conceito técnico e construtivo dos principais componentes dessas áreas de atividade, quanto fornecer os dados que permitam estabelecer e desenvolver os critérios de raciocínio, que vão levar a escolha da melhor solução que o caso em análise requer. Destina-se esse conteúdo também a ser parte de um programa de ensino de 2º Grau e de 3º Grau, na área de potência, e como tal, sem prejuízo da parte de aplicações profissionais, citar e justificar fatores fundamentais que devem estar presentes no conjunto de conhecimentos que seus leitores devem possuir. Baseado nesses fatos, durante o próprio desenrolar das análises, mais conceitos serão comentados e integrados ao objetivo maior que é o de criar uma elevada capacidade de raciocínio, entendendo e aplicando o “porque“ de certos projetos apresentarem problemas, por não terem sido adequadamente detalhados na hora do projeto, da instalação e da manutenção. PRÉ-REQUISITOS. Entendendo-se o conteúdo que segue como parte de um PROGRAMA DE ENSINO REGULAR ou de um curso de complementação a profissionais já formados, é útil lembrar que o funcionamento de dispositivos mencionados a seguir vem baseados em princípios eletromagnéticos e físicos, que são: • Conceito e formulação de tensão, corrente e potência elétricas, tanto em corrente contínua quando alternada ; • Significado de potência ativa, reativa e aparente; • Defasamento angular tensão-corrente e conseqüente significado do fator de potência; • Fenômeno da indução eletromagnética e da força eletromotriz induzida. • Criação de campos magnéticos, linhas de campo magnético e forças de atração / repulsão magnética; • Causas do aparecimento de correntes parasitas em núcleos magnéticos e meios de limitá-las e as perdas magnéticas; • Resistividade elétrica, fatores que a definem ( mobilidade do elétron, número de elétrons livres e carga unitária do elétron, alem da temperatura ) e, resistência elétrica; • Perdas Joule e conseqüente elevação de temperatura. Conseqüências; • Conceito de reatâncias capacitiva e indutiva, e de impedância elétricas. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 6 EQUAÇÕES BÁSICAS. Potência ativa . P = U . I . k onde P = potência ativa ( atenção: não use o termo WATTAGEM ) U = tensão elétrica ( atenção: não use o termo VOLTAGEM ) I = corrente elétrica ( atenção: não use o termo AMPERAGEM ) k = fator que depende do tipo de rede, a saber: k = 1, no caso de corrente continua k = fator de potência x rendimento, no caso de corrente alternada monofásica k = raiz quadrada de três x fator de potência x rendi – mento, no caso de corrente alternada trifásica. Unidade de medida: o watt ( W ), e, em fase de alteração, o cavalo-vapor ( cv ). O cavalo-vapor ( cv ) está sendo eliminado na caracterização da potência de motores, pois não é unidade de medida elétrica e sim mecânica. Nota: os termos WATTAGEM, VOLTAGEM e AMPERAGEM não devem ser usados, por não constarem da terminologia da ABNT. Potência reativa Definição : Em regime permanente senoidal, é a parte imaginária da potência complexa Pr = U . I , onde U e I tem o mesmo significado indicado acima Unidade de medida: o volt-ampére ( VA ) Potência aparente. Definição: Produto dos valores eficazes, da tensão e da corrente. Nota : em regime permanente senoidal, é o módulo da potência complexa Unidade de medida: também o volt-ampére ( VA ). Potência complexa. Definição: Para tensão e corrente senoidais, é o produto do fasor tensão pelo conjugado do fasor corrente. Unidade de medida: produto vetorial de volt-ampére ( VA ) Perdas. Definição: Diferença entre a potência de entrada e a de saída. Observe-se que existem diversos tipos de perdas, tais como no cobre ( as do condutor, ou perdas joule ), no ferro ( as do núcleo magnético ), dielétricas ( as do material isolante ) ou ainda, as perdas em carga, em vazio e as totais. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 9 3. As normas técnicas acompanham a evolução das técnicas e de matérias primas. Consequentemente, são feitas periodicamente, revisões e novas publicações, com conteúdos parcialmente diferentes, o que invalida a edição anterior dessa norma, na qual se mantém o número e se altera o ano de publicação. Portanto, é necessário cuidado no uso de uma norma, para que se tenha certeza de que o texto que estamos usando realmente está em vigor ! • As normas de SIMBOLOS GRÁFICOS e de SIMBOLOS LITERAIS informam como um componente deve ser identificado no seu esquema de ligação, tanto no desenho do símbolo quanto na letra que o deve caracterizar. Nos anexos 1 e 2 ( páginas 95 a 98 ) vamos encontrar um extrato dos principais símbolos gráficos e a reprodução da tabela de símbolos literais da NBR 5280. • As normas de PADRONIZAÇÃO são necessárias em alguns casos de partes e componentes elétricos, para permitir a intercambialidade. Por exemplo: altura do eixo de motores, por grupo de potências. • Em todas essas normas, existe o item DEFINIÇÕES, que contem a TERMINOLOGIA TÉCNICA a ser utilizada. Essa terminologia está intimamente ligada ao SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA – SI, que contem as grandezas físicas, sua representação e as unidades de medida e suas abreviaturas e modo de redação. Portanto, sem entrarmos nesses enfoques, devemos ter presente a necessidade de conhecer detalhadamente, o SISTEMA SI. Para esclarecer dúvidas relativas a Unidades de Medida, consultar o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO. Normas técnicas dos principais componentes elétricos. As normas aplicáveis aos componentes citados no texto que segue, tem a referência IEC. Vamos entender esse detalhe. No antes exposto, ficou citado que as normas da ABNT seguem basicamente as normas da IEC, salvo algumas exceções. Vimos também que os conteúdos são periodicamente atualizados, de modo que cada vez que a norma IEC é atualizada, segue-se, após algum tempo, a atualização da norma brasileira. Como , por outro lado, os fabricantes devem apresentar aos seus consumidores, sempre produtos de acordo com as últimas condições normativas existentes, a indústria opta, por exemplo, em indicar as normas IEC atualizadas como referência de seus produtos, que sempre antecedem às normas regionais, como as da ABNT. Por essa razão, as normas citadas no presente caso são: • IEC 60947-1 Equipamentos de manobra e de proteção em baixa tensão – Especificações • IEC 60947-2 Disjuntores • IEC 60947-3 Seccionadores e seccionadores-fusível • IEC 60947-4 Contatores de potência, relés de sobrecarga e conjuntos de partida. • IEC 60947-5 Contatores auxiliares, botões de comando e auxiliares de comando. • IEC 60947-7 Conectores e equipamentos auxiliares • IEC 60269-1 Fusíveis para baixa tensão • IEC 60439-1 Conjuntos de manobra e comando em baixa tensão • NBR 5410 Instalações Elétricas de Baixa Tensão. • NBR 5280 Símbolos Literais de Eletricidade • Símbolos Gráficos ( normas IEC / DIN / NBR ) Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 10 TERMINOLOGIA. Para o devido entendimento dos termos técnicos utilizados nesse texto, destacamos os que seguem, extraídos das respectivas normas técnicas. • Seccionadores. Dispositivo de manobra ( mecânico ) que assegura, na posição aberta, uma distância de isolamento que satisfaz requisitos de segurança especificados. Nota: um seccionador deve ser capaz de fechar ou abrir um circuito, ou quando a corrente estabelecida ou interrompida é desprezível, ou quando não se verifica uma variação significativa na tensão entre terminais de cada um dos seus pólos. Um seccionador deve ser capaz também de conduzir correntes em condições normais de circuito, e também de conduzir por tempo especificado, as correntes em condições anormais do circuito, tais como as de curto-circuito. • Interruptor. Chave seca de baixa tensão, de construção e características elétricas adequadas à manobra de circuitos de iluminação em instalações prediais, de aparelhos eletrodomésticos e luminárias, e aplicações equivalentes. Nota do autor: essa manobra é entendida como sendo em condições nominais de serviço. Portanto, o interruptor interrompe cargas nominais. • Contator. Dispositivo de manobra ( mecânico ) de operação não manual, que tem uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer ( ligar ), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive sobrecargas de funcionamento previstas. • Disjuntor. Dispositivo de manobra ( mecânico ) e de proteção, capaz de estabelecer ( ligar ), conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito. • Fusível encapsulado. Fusível cujo elemento fusível é completamente encerrado num invólucro fechado, o qual é capaz de impedir a formação de arco externo e a emissão de gases, chama ou partículas metálicas para o exterior quando da fusão do elemento fusível, dentro dos limites de sua característica nominal. • Relé ( elétrico ). Dispositivo elétrico destinado a produzir modificações súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída , quando certas condições são satisfeitas no circuito de entrada que controlam o dispositivo. Notas do autor: O relé, seja de que tipo for, não interrompe o circuito principal, mas sim faz atuar o dispositivo de manobra desse circuito principal. Assim, por exemplo, existem relés que atuam em sobrecorrente de sobrecarga ou de curto-circuito, ou de relés que atuam perante uma variação inadmissível de tensão. Por outro lado, os reles de sobrecorrente perante sobrecarga ( ou simplesmente relés de sobrecarga ), por razões construtivas, podem ser térmicos ( quando atuam em função do efeito Joule da corrente sobre sensores bimetálicos ), ou senão eletrônicos, que atuam em função de sobrecarga e que podem adicionalmente ter outras funções, como supervisão dos termistores ( que são componentes semicondutores ), ou da corrente de fuga. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 11 Quanto as grandezas elétricas mais utilizadas nesse estudo, destacamos: • Corrente nominal. Corrente cujo valor é especificado pelo fabricante do dispositivo. Nota do autor: Essa corrente é obtida quando da realização dos ensaios normalizados, conforme comentário anterior. • Corrente de curto-circuito. Sobrecorrente que resulta de uma falha, de impedância insignificante entre condutores energizados que apresentam uma diferença de potencial em funcionamento normal. • Corrente de partida. Valor eficaz da corrente absorvida pelo motor durante a partida, determinado por meio das características corrente-velocidade. • Sobrecorrente. Corrente cujo valor excede o valor nominal. • Sobrecarga. A parte da carga existente que excede a plena carga. Nota: Esse termo não deve ser utilizado como sinônimo de “sobrecorrente”. Nota do autor: “Sobrecorrente” é um termo que engloba a “sobrecarga” e o “curto- circuito”. • Capacidade de Interrupção. Um valor de corrente presumida de interrupção que o dispositivo é capaz de interromper, sob uma tensão dada e em condições prescritas de emprego e funcionamento, dadas em normas individuais. Notas do autor: A “capacidade de interrupção” era antigamente chamada de “capacidade de ruptura”, termo que não deve mais ser usado. O valor da “capacidade de interrupção” é de particular importância na indicação das características de disjuntores, que são, por definição, dispositivos capazes de interromper correntes de curto-circuito, o que os demais dispositivos de manobra não fazem. • Resistência de contato. Resistência elétrica entre duas superfícies de contato, unidas em condições especificadas. Nota do autor: esse valor é de particular interesse entre peças de contato, onde se destaca o uso de metais de baixa resistência de contato, que são normalmente produzidos por metais de baixo índice de oxidação, ou senão ainda, quando duas peças condutoras são colocadas em contato físico, passando a corrente elétrica de uma superfície a outra. É por exemplo, o que acontece entre o encaixe de fusíveis na base e a peça externa de contato do fusível, que não pode ser fabricada com materiais que possam apresentar elevada resistência de contato. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 14 GRANDEZAS QUE CARACTERIZAM UM COMPONENTE / EQUIPAMENTO. Cada componente/equipamento tem gravado externamente, através de uma placa de características ou de uma gravação em alto ou baixo relevo, as grandezas principais que o caracterizam. Nos manuais/catálogos técnicos que o acompanham, mais outros dados importantes poderão estar sendo mencionados. Assim, no caso de componentes elétricos, são básicas as indicações: • Tensão (elétrica) nominal ( Un ) e corrente ( elétrica ) nominal ( In ) • Freqüência nominal ( fn ) • Potência presente no circuito a que se destina ( Pn ) • Eventualmente a corrente máxima de curto-circuito, no caso de disjuntores ( Icu / Ics ) • Normas que se aplicam aos componentes, tanto as especificações quanto os métodos de ensaio. Observe: o símbolo da grandeza “tensão elétrica” é o U e não o V. Esse último é a abreviatura de sua unidade de medida ( volt ), e não da grandeza. Nota: Veja dados de encomenda dos principais componentes elétricos na página 94. Somado a essas indicações, vem também a indicação de como o fabricante caracteriza o seu produto. Assim, os disjuntores de fabricação da Siemens são identificados por 3WN...; um fusível Diazed, por 5SB2 ....., e assim por diante. Mas, ao lado dessas grandezas básicas, outras tão importantes quanto essas, que caracterizam os produtos, passarão a ser analisadas agora: Curvas de carga. As cargas, elétricas ( p.ex. lâmpadas incandescentes ) ou eletromecânicas ( p.ex. motores ), alimentadas por um circuito elétrico, apresentam características elétricas diferentes, como pode ser observado nas ilustrações da página 16. Basicamente, temos três tipos de cargas das quais uma sempre predomina em cada componente/equipamento, sem porém deixar de existir uma parcela de outras formas de carga simultaneamente presente. Assim: - Cargas indutivas, como a dos motores elétricos. Porém, a presença de um certo efeito resistivo, manifestado pela existência das perdas joule, comprova que, ao lado dessa carga indutiva, encontramos, não sem importância, a carga resistiva. - Cargas predominantemente resistivas, como as encontradas em fornos elétricos e lâmpadas incandescentes, e - Cargas predominantemente capacitivas, como as encontradas nos capacitores, sem com isso excluir a presença, em menor intensidade, de cargas indutivas ou resistivas nesse componente. Vamos fazer uma análise mais detalhada de cada uma das três formas de curvas de carga. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 15 1. Cargas indutivas. Se caracterizam por uma corrente de partida, algumas vezes maior que a nominal, corrente essa que vai atenuando sua intensidade com o passar do tempo, ou seja, conforme o motor vai elevando sua velocidade, como pode ser visto no gráfico que tem no eixo dos tempos a unidade de medida o segundo, e no eixo das correntes, o múltiplo da corrente nominal ( x In ). Essa corrente maior é conseqüente da necessidade de uma potência maior no início do funcionamento do motor, para vencer as inércias mecânicas ligadas ao seu eixo, que em última análise são as apresentadas pela máquina mecânica que o motor deve movimentar. Uma vez vencida a inércia, o motor reduz a corrente e alcança o seu valor nominal ( In ). Devido a corrente de partida maior que a nominal, surgem perdas elétricas e flutuações na rede, que precisam ser controladas. Lembrando que, para uma certa tensão de alimentação, a corrente é diretamente proporcional á potência, os problemas citados são aceitáveis para cargas indutivas de pequeno valor, exigindo, porém, medidas de redução da potência envolvida para cargas de valor mais elevado. Nesse sentido, na área da baixa tensão, cujos circuitos devem atender a norma NBR 5410, estando em vigor a sua edição de 1997 na época da redação do presente estudo, encontramos no seu item 6.5.3 a determinação de que somente para potências motoras até 3,7 kW ( 5 cv ) inclusive, a ligação dessa carga indutiva pode ser feita diretamente, sem a redução supramencionada. Acima dessa potência, o primeiro passo é a consulta a Concessionária de Energia no local da instalação desse motor, sobre o limite até o qual é permitida a partida direta, a plena tensão pois esse valor depende das condições de carga em que a rede de alimentação se encontra. É importante não esquecer desse detalhe na hora de definir o circuito de alimentação de uma carga motora, sob pena de fazer um projeto errado. 2. Cargas resistivas. Pela análise da curva de carga, nota-se claramente que a relação tempo x corrente evolui de um modo totalmente diferente. De um lado, no eixo dos tempos, a escala é de milissegundos, demonstrando que a duração de um pico inicial de corrente é muitíssimo menor, e consequentemente menores os efeitos daí resultantes, como é o caso do aquecimento, enquanto que no eixo da corrente, continua ser o múltiplo da corrente nominal ( x In ). Por outro lado, é bem maior o pico de corrente, que chega a valores da ordem de 20 vezes o valor nominal. Mas no seu todo, o produto corrente x tempo se apresenta bem menos crítico do que no caso das cargas indutivas, o que vai ter uma influencia no valor da grandeza de manobra dos dispositivos. Assim, como podemos observar nas informações relativas a capacidade de manobra de contatores, o valor numérico da corrente Ie / AC-1 de um dado contator é sensivelmente maior do que perante cargas motoras (Ie / AC-2 e AC-3 ), conforme veremos mais adiante. 3. Cargas capacitivas. Vejamos a curva de carga nesse caso. Vamos encontrar, sobre eixos de coordenadas referências de tempo e corrente similares ao caso anterior, alguns picos de sobrecorrente mais críticos, porém de curta duração. Portanto, o efeito de aquecimento e o dinâmico sobre os componentes do dispositivo é de importância, com um pico de 60 x In, o que pode comprometer uma manobra nessa etapa de carga. Por essa razão, Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 16 dispositivos de manobra para capacitores precisam ser de tipo especial ou o usuário deve consultar o fabricante sobre qual o dispositivo de manobra a ser usado. TIPOS DE CARGA Desenvolvimento de partida Carga indutiva Carga resistiva Carga capacitiva • Exemplo: Banco de capacitores • Pico de corrente na ligação ( muito elevado ) 60 . In (Os contatores básicos devem ser adaptados a manobra de capacitores, diminuindo o efeito de pico através de resistência ou indutâncias ligadas em série). ♦ Exemplo: Motor trifásico com rotor em curto-circuito ♦ Pico de corrente na ligação 8 . In ( cos ϕ = 0,35 ) ♦ Exemplo: Resistência para aquecimento ♦ Pico de corrente na ligação 20 . In (em poucos milisegundos 20 ( x In ) 10 - 10 - 20 0 0,5 1,0 ( s ) 30 (x In ) 20 10 - 10 0 10 20 ( ms ) (x In ) 60 40 20 - 20 0 10 20 ( ms ) - 10 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 19 nominal, são determinadas, segundo as Normas, com um único componente, separado, e não agrupado. Como no dispositivo único, as condições de troca de calor são mais favoráveis do que quando agrupado, há necessidade de aplicar um fator de correção sobre o valor da corrente nominal gravada sobre o dispositivo, para evitar sobreaquecimentos, que levariam ao desligamento, pela ação dos seus relés. Também nesse caso, as normas, ou a orientação do fabricante, definem o fator de correção a ser aplicado que vai ser função tanto do número de dispositivos agrupados quanto da temperatura no local da instalação. A não consideração desses fatores de correção vai levar ao desligamento indevido da instalação. Materiais aplicados em equipamentos, em função do meio ambiente • Influência do ambiente. Não é raro que o local da instalação apresente uma acentuada agressividade ou condições de uso mais rigorosas do que as normais. Se não levado em consideração quando da escolha do componente, esse fato pode levar a uma sensível redução da VIDA ÚTIL do componente/equipamento, exigindo sua substituição. A agressividade do ambiente é função de fatores naturais, como por exemplo, o meio salino junto a orla marítima ou a ação de radiações provenientes do sol, como no caso dos raios ultravioletas ( UV ), ou conseqüência da atividade industrial, freqüentemente através de emanação de gases corrosivos que entram em contato com o componente/equipamento. Mencionando alguns dos materiais isolantes de uso mais comum, as tabelas que seguem estabelecem alguns critérios, que poderão alertar o profissional quanto a cuidados que deva ter, e que são utilizados sobretudo em condutores elétricos. Nas tabelas que seguem, é feita uma classificação de maior ou menor agressividade do ambiente sobre o material, no caso de plásticos e borrachas: Classificação, segundo os critérios: A...................................................... não é afetado B....................................................... levemente afetado C....................................................... levemente atacado. Uso não recomendado D....................................................... bastante atacado. Não deve ser usado. E........................................................ profundamente atacado. Proibido o uso. Substância corrosiva Material PVC PE XLPE PCP Ácido nítrico Fumegante Concentrado 10% concentrado E C B D D B D D B E E E Ácido sulfúrico Concentrado 10% concentrado D A C A C A E A Ácido clorídrico Concentrado 10% concentrado C A A A A A B B Ácido fosfórico A A A A Ácido acético Concentrado 10% concentrado B B A A A A B B Solução de amônia Concentrado 10% concentrado B B A A A A B A Cloro gasoso C E E E Bromo E E E E Obs: PCP : policloroprene ( Neoprene ) PE : polietileno Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 20 XLPE : polietileno reticulado PVC: cloreto de polivinila Nessa segunda tabela, são dados os comportamentos de plásticos e borrachas sintéticas perante óleos e solventes, significando: A ............. Não afetado D ........... Considerável amolecimento. B ............. Levemente afetado Não deve ser usado C ............. Levemente amolecido/inchado, E ........... Totalmente amolecido. Porém sem conseqüências Proibido o uso F ........... Material em decomposição Material Óleos e Solventes PVC PE XLPE PCP Benzeno F D D E Hexano C B B C Nafta B B B E Gasolina D B B C Clorofórmio D D D F Tetracloreto de Carbono D B B F Acetona D B B F Álcool Etílico A A A A Óleo de Transformador D A A B Óleo Vegetal A A A A Éter de Petróleo E A A D Em alguns casos, o problema é resolvido, utilizando-se materiais a prova das condições ambientais, em outros, e particularmente nos equipamentos, opta-se por um encapsulamento adequado. Aliás, o próprio poderá necessitar de uma proteção ou tratamento externo, para não ser agredido pelo ambiente. Nesse caso, opta-se por um tratamento metálico ( p. ex. galvanização ) ou uma pintura adequada. Cabe nesse ponto também observar que a agressividade pode ter características bem variáveis, podendo-se destacar: 1. Umidade elevada, freqüentemente associado a temperaturas elevadas, que podem prejudicar tanto metais quanto, e sobretudo, os isolantes, com o que se coloca em risco a rigidez dielétrica desses materiais e conseqüente possibilidade de descarga entre fases ou fase-terra. Considera-se critica a situação a partir de 50% de umidade perante uma temperatura superior a 40ºC, quando se manifesta muito acentuado o problema da condensação de água dentro dos equipamentos/dispositivos. 2. Agressividade química, sobretudo em indústrias que manipulam tais produtos. Os produtos químicos mais encontrados, associado aos solventes industriais, de igual agressividade, e os materiais isolantes freqüentemente presentes em tais industrias ,como plásticos e borrachas sintéticas, estão relacionados nas tabelas que antecedem a esses comentários, indicando o grau de risco que existe no contato entre eles, e a natural preocupação do profissional em evitar o tal contato. 3. Agressividade de origem natural, como é o caso do sal em regiões litorâneas. 4. Ação de radiações que alteram a estrutura de materiais. O caso mais freqüente, porém não único, é o das radiações ultravioletas ( UV ) provenientes do sol, e que chegam a decompor certos plásticos ou tornando-os quebradiços. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 21 5. Presença de corpos sólidos ( grãos e poeiras ), que podem emperrar o funcionamento dos dispositivos pela penetração no seu interior, ou da entrada de peças e ferramentas no interior dos dispositivos/equipamentos. Esse aspecto é resolvido, mediante a escolha de um dispositivo que já tenha um certo GRAU DE PROTEÇÃO ou que seja instalado dentro de um invólucro com esse GRAU . É freqüente que as empresas tenham na forma avulsa, tais invólucros ( caixas ), com a indicação clara do referido GRAU DE PROTEÇÃO. A escolha do GRAU DE PROTEÇÃO correto é um aspecto bastante importante, para evitar que agentes prejudiciais atuem no interior dos dispositivos, e com isso alcancem os valores previstos de DURABILIDADE ou VIDA ÚTIL. 6. A penetração de água no interior dos dispositivos, sobretudo daqueles instalados ao ar livre. Essa água pode se apresentar de diversas formas: na de gotas, de jatos ou submersão. Também nesse caso, há necessidade de um encapsulamento dos dispositivos, ou seja, a escolha de um GRAU DE PROTEÇÃO adequado, como mencionado no item anterior. GRAUS DE PROTEÇÃO. Os GRAUS DE PROTEÇÃO tem sua classificação e identificação regulamentados por norma técnica, que se apresenta na forma de duas letras e dois números. As letras são IP, significando Proteção Intrínseca ( Intrisic Protection, em inglês = proteção própria do dispositivo ). Dos dois números, o primeiro informa o grau de proteção perante a penetração de sólidos; o segundo, líquidos. A tabela que traz esses dados é a seguinte: 1º algarismo 2ºalgarismo Proteção contra a penetração Proteção contra a penetração de sólidos de líquidos 0 – dispositivo aberto ( sem proteção ) 0 – dispositivo aberto ( sem proteção) 1 – evita a penetração de sólidos >50mm 1 – evita a penetração de pingos verticais 2 – idem, de sólidos > 12 mm 2 – idem, de pingos até 15º da vertical 3 – idem, de sólidos > 2,5 mm 3 – idem, de pingos até 60º da vertical 4 – idem, de sólidos > 1 mm 4 – idem, pingos/ respingos de qq. direção 5 – dificultam a penetração de pós 5 – idem, de jatos de água moderados 6 – blindados contra penetração de pós 6 – idem, de jatos de água potentes 7 – idem, sujeitos a imersão 8 – idem, sujeitos a submersão Exemplos. Um equipamento que vai operar num ambiente externo ( portanto sujeito a chuvas ), onde as poeiras ( sólidos ) no ar tem um tamanho de 2 mm, e a proteção necessária é contra pingos e respingos, precisa de um IP dado por: IP 44. Explicando: na parte sólida, tendo 2 mm, se tivermos um invólucro IP 3, que protege para sólidos > 2,5 mm, a poeira vai penetrar. Logo, será o IP 4. Na parte líquida, a proteção contra pingos e respingos, também é o IP .4 Logo, resulta o GRAU DE PROTEÇÃO correto dado por IP 44. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 24 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DE CARGA NA DEFINIÇÃO DA CAPACIDADE DE MANOBRA . Quando da análise das curvas de carga, vimos que, cargas de natureza diferentes ( resistivas, indutivas, capacitivas ), levam a capacidades de manobra também diferentes. Assim, justificou-se que, perante cargas indutivas, que se caracterizam por correntes de partida bem mais elevadas que as nominais, os dispositivos de manobra ( usualmente contatores ), apresentam uma capacidade de manobra menor do que a encontrada perante cargas resistivas. Portanto, a capacidade de manobra, de um contator por exemplo, depende do tipo de carga que é ligado. Além desse aspecto, cargas permanentemente ligadas conferem ao dispositivo, uma capacidade de manobra mais elevada do que a disponível se as manobras obedecerem a um regime de serviço não continuo ou intermitente. São, assim, duas as variáveis que devem ser conhecidas e que definem a capacidade de manobra de um dado contator, por exemplo: o tipo de carga e o regime de serviço. Tais fatos são levados em consideração pela norma IEC 60947, ao criar uma caracterização da capacidade de manobra: a categoria de emprego ou de utilização. Essa categoria é definida separadamente para redes de corrente alternada ( AC ) e para corrente contínua (DC), aplicada em contatores de potência, contatores auxiliares e seccionadores. Observe que as abreviaturas vem da língua inglesa, que é a língua técnica internacionalmente utilizada. Os detalhes dessa classificação são dados nos respectivos capítulos desses dispositivos de manobra. FUSÍVEIS ENCAPSULADOS. Os fusíveis são dispositivos de proteção que, pelas suas características, apresentam destaque na proteção contra a ação de correntes de curto-circuito, podendo porém também atuar em circuitos sob condições de sobrecarga, caso não existam nesse circuito, dispositivos de proteção contra tais correntes, que são os relés de sobrecarga. Sua atuação vem baseada na fusão de um elemento fusível, segundo o aquecimento resultante devido as perdas joule que ocorrem durante a circulação dessa corrente, e se destacam por sua elevadíssima capacidade de interrupção, freqüentemente superior a 100 kA. São dispositivos de proteção de larga aplicação, com diversos tipos construtivos, e que por isso mesmo deve merecer uma atenção especial na hora de escolher o fusível correto. Para fundamentar essas escolha, nada melhor do que a análise da função de cada componente de um fusível, pois assim, em caso de ausência de algum desses componentes, já é possível avaliar as conseqüências. Vamos tomar como referência nessa análise, a construção de um fusível encapsulado, cujas funções e detalhes são: Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 25 1. Base de montagem e encaixe nessa base do contato externo. Sugerindo acompanhar essa análise com os desenhos em corte indicados na página seguinte, e sobretudo na representação do fusível com designação de norma como sendo “NH “, nota-se que a corrente circulante entra pela base e passa ao contato externo do fusível através de uma superfície de contato entre os metais do contato da base e do contato externo do fusível. As superfícies de contato entre o encaixe e o contato externo do fusível não podem oxidar pois se assim estiverem, a corrente que passa por elas levará à uma elevação de temperatura que vai invalidar a curva de desligamento tempo x corrente , que obrigatoriamente caracteriza um fusível. Tal oxidação depende sobretudo do tipo de metal ou liga metálica utilizada na construção dos respectivos contatos, de modo que é de fundamental importância o uso de metais que não oxidem, ou que oxidem muito lentamente. Uma , mas não a única solução encontrada, é o da prateação das peças de contato, pois sabemos que a prata é o melhor condutor elétrico e que sua oxidação é lenta. Soma-se a isso, o fato de o oxido de prata se decompor automaticamente perante as condições normais de uso, de modo que o problema citado não se apresenta nessa solução. Mas, como identificar um metal oxidado? A solução é simples: todo metal oxidado perde o seu brilho metálico, ou seja, se torna fosco. E não adiantará remover o óxido, pois com tais metais, o óxido se forma rapidamente de novo. Uma exceção a essa regra é o caso do alumínio, o qual, mesmo oxidado, apresenta uma superfície aparentemente brilhante, pois o óxido de alumínio é translúcido. Mas, na verdade, com esse metal, a situação até é mais crítica, pois o oxido de alumínio não é apenas um mau condutor elétrico: ele é isolante, o que exclui a possibilidade de seu uso puro para tais componentes. 2. Elemento fusível. Esse precisa ser inviolável, para evitar a alteração do seu valor nominal, e com isso, a segurança de sua atuação conforme previsto em projeto. Para tanto, o fusível como um todo precisa ser inviolável ( como é o caso dos tipos Diazed e NH ), através do envolvimento de todo o fusível com um corpo externo cerâmico ( veja 3 na figura do fusível em corte ), com fechamento metálico nas suas duas extremidades. Quando da circulação da corrente Ik, cujo valor, como vimos, é de 10 a 15 vezes ou mais superior a I n, através do elemento fusível, atinge-se uma temperatura de fusão superior a do metal utilizado na construção desse componente, ato em que se abre um arco elétrico com uma temperatura superior a 5 000ºC, que, pelo seu valor e risco de promover uma acentuada dilatação dos demais componentes e se espalhar no ambiente, precisa ser rapidamente extinto. Caso contrário, existe o risco de uma explosão do fusível. A extinção é analisada com mais detalhes em outro ponto desse capítulo. Ainda quanto ao material com que é fabricado o elemento fusível, segue os detalhes: • O elemento fusível, para desempenhar sua ação de interrupção de acordo com uma característica de fusão tempo x corrente perfeitamente definida, como demonstrada nesse item, deve ser fabricado de um metal que permita a sua calibragem com alta precisão. Para tanto, o metal deve ser homogêneo, de elevada pureza e de dureza apropriada ( materiais moles não permitem essa calibragem). A melhor solução encontrada, na área de fusíveis de potência, foi a usando–se o cobre. Fusíveis Diazed. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 26 Fusíveis NH. 11 22 33 44 55 11 22 33 44 55 66 77 1 - Contato superior 2 - Elo fusível 3 - Corpo cerâmico 4 - Areia de quartzo 5 - Contato inferior 1 - Contatos do fusível e base 2 - Elo fusível 3 - Corpo cerâmico 4 - Areia de quartzo 5 - Indicador de estado 6 - Terminal de conexão 7 - Base Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 29 Limitação da corrente. Corrente presumida de curto-circuito Ik ( A ) Exemplo de aplicação ( observando o gráfico ): - Corrente presumida de curto-circuito Ik ( valor eficaz ) = 20 kA - Fusíveis - corrente nominal In = 100 A - corrente de corte IC ( valor máximo ) = 10 kA ( limitação de corrente ) 1250A 1000A 800A 630A 500A 425A400A 355A300A 250A224A 200A 125A 16A 100A 80A 60A 50A40A 32A 25A 20A 16A 10A 6A 101 102 103 104 1052 4 6 8 2 4 6 2 4 6 2 4 6 28 8 8 101 102 103 104 105 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 3 C or re nt e de c or te I c ( A ) Assimétrica Simétrica Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 30 Curvas características. São essas curvas que informam como o fusível vai atuar, ou seja, qual o tempo que precisará para interromper uma dada corrente anormal. ESSE TEMPO TEM QUE SER, NECESSÁRIAMENTE, MENOR DO QUE O TEMPO MÁXIMO PELO QUAL O COMPONENTE PROTEGIDO SUPORTA A CORRENTE ANORMAL, DE ACORDO COM A NORMA DO PRODUTO EM QUESTÃO. Os valores nominais dos fusíveis seguem as normas que a eles se aplicam, conforme já mencionado, de acordo com uma série numérica padronizada. As próprias normas estabelecem a tolerância de valores ( variação em torno do valor nominal ), que deve ser comprovada pelas curvas características tempo de fusão x corrente de fusão ( valor eficaz ), conforme vem indicado na página 24, e nas curvas de limitação de corrente, da página 25. No gráfico, vem indicada uma corrente simétrica e outra assimétrica de curto circuito. Vamos esclarecer esse aspecto. As normas que se aplicam ao cálculo da corrente de curto-circuito se baseiam nas normas da IEC. Por essas normas , o valor de referência é a Corrente Assimétrica Máxima de Curto-circuito, definida como sendo: Corrente Assimétrica Máxima de Curto-circuito. Valor de crista atingido pela corrente do enrolamento primário ( onde ocorreu o curto- circuito ) no decorrer do primeiro ciclo imediatamente após o enrolamento ter sido subitamente curto-circuitado quando as condições forem tais que o valor inicial do componente aperiódico da corrente, se houver, será máximo. O exemplo de aplicação dado nessa última página demonstra como usar essas curvas, enquanto que , para as da página 24, podemos fazer as seguintes observações : • A corrente nominal nunca deve ser interrompida pelo fusível; • A evolução tempo x corrente dessas curvas depende do tipo de carga ligada, pois sabemos que cargas indutivas tem correntes iniciais maiores na partida, que não devem ser desligadas pelo fusível. Nesse sentido, para os mesmos valores nominais, são fornecidos fusíveis retardados ( para cargas motoras ), rápidos ( para cargas resistivas ) e ultra-rápidos ( para semicondutores ). Esse fato leva a necessidade de, na escolha do fusível, não se basear apenas na corrente nominal e na tensão nominal, mas também no tipo de carga a ser protegido: a escolha errada ou a não consideração desse último aspecto vai levar a desligamentos/queimas fora das condições previstas para a interrupção do circuito. Finalmente, deve-se ressaltar que fusíveis encapsulados se caracterizam por uma elevadíssima capacidade de interrupção, que freqüentemente ultrapassa os 100 kA, sendo até, nesse aspecto, muitas vezes superior a apresentada pelos disjuntores, que analisaremos mais adiante. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 31 RELÉS DE PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGA. As sobrecargas são originadas por uma das seguintes causas: • Rotor bloqueado; • Elevada freqüência de manobra; • Partida difícil ( prolongada ); • Sobrecarga em regime de operação; • Falta de fase; • Desvio de tensão e de freqüência. Conceito de sobrecarga. A sobrecarga é uma situação que leva a um sobreaquecimento por perda joule, que os materiais utilizados somente suportam até um determinado valor e por tempo limitado. A determinação de ambas as grandezas é feita em Norma Técnica do referido produto. Assim, por exemplo, para condutores próprios até 6 kV e isolados em PVC, a Especificação Técnica é a norma NBR 7288,que, entre outros define: • Temperatura permanentemente admissível no isolante: 70ºC • Temperatura admissível perante sobrecarga: 100ºC • Tempo admissível de sobrecarga: 100 horas /ano Ultrapassados esses valores, a capa isolante de PVC vai se deteriorar, o que significa, perder suas características iniciais, e entre outros, sua rigidez dielétrica, que define a capacidade de isolação. Portanto, a função do relé de sobrecarga é a de atuar antes que esses limites de deterioração sejam atingidos, garantindo uma VIDA ÚTIL apropriada aos componentes do circuito. Basicamente são dois os tipos de relés de sobrecarga encontrados: o relé bimetálico e o relé eletrônico, esse último em mais de uma versão. Vejamos detalhes de cada um. • O relé de sobrecarga bimetálico. Esse relé tem um sensor bimetálico por fase, sobre o qual age o aquecimento resultante da perda joule, presente numa espiral pela qual passa a corrente de carga e que envolve a lâmina bimetálica, que é o sensor. Essa, ao se aquecer, se dilata, resultando daí a atuação de desligamento do acionamento eletromagnético do contator ou o disparo do disjuntor, em ambos os casos abrindo o circuito principal e desligando a carga que, por hipótese, está operando em sobrecarga. Portanto, esse relé controla o aquecimento que o componente/equipamento do circuito está sofrendo devido a circulação da corrente elétrica. Sobreaquecimentos de outras origens NÃO SÃO NECESSARIAMENTE registradas por esse relé, e que podem igualmente danificar ou até destruir o componente. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 34 Relé de sobrecarga bimetálico com sensibilidade à falta de fase. Curvas características típicas de disparo. 1 - Carga trifásica equilibrada 2 - Carga bifásica ( falta de fase de uma fase ) 6 2 4 6 101100 100 101 102 103 104 100 101 102 min s Múltiplo da corrente de ajuste Te m po d e di sp ar o 11 22 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 35 Entretanto, o certo é que o tempo real é menor do que o lido no gráfico. Os fabricantes, de modo geral , consideram muito próximo da realidade, um tempo real de desligamento igual a 25% do tempo lido no gráfico representado nos catálogos. Atuação do relé bimetálico perante falta de fase. A “falta de fase” é uma situação em que uma das três fases na carga trifásica ( um motor trifásico por exemplo ), é interrompida. Nesse caso, como isso eleva a corrente nas fases que permanecem, caracteriza-se uma “situação de sobrecarga“, que o relé é capaz de desligar. As respectivas curvas características estão representadas no gráfico da página anterior. A curva de falta de fase tem atuação mais rápida que a da carga trifásica equilibrada, porque a falta de fase gera uma sobrecarga de grandeza inferior ao aumento da carga nas fases que ficam. A seqüência de atuação dos contatos do relé é dada na ilustração da página seguinte. O relé de sobrecarga eletrônico. Conforme visto anteriormente, o relé de sobrecarga bimetálico opera perante os efeitos térmicos da corrente. Existem, porém, situações em que ocorrem sobreaquecimentos que não são conseqüência de um excesso de corrente, e que do mesmo modo, podem destruir uma carga. É o que acontece, por exemplo, quando as aberturas dos radiadores de calor de um motor entopem, com o que a troca de calor diminui sensivelmente, e o sobreaquecimento daí resultante não é registrado pelo relé de sobrecarga bimetálico. Na verdade, o que se precisa não é controlar corrente, e sim temperatura, seja ela de que origem for. Para atender a essa condição, usa-se um relé de sobrecarga eletrônico que permite adicionalmente sensoriar a temperatura, no ponto mais quente da máquina, através de um semicondutor, chamado de termistor, que por sua vez ativa um relé de sobrecarga, dito eletrônico. Esse relé se caracteriza por: • Uma supervisão da temperatura, mesmo nas condições mais críticas: • Uma característica de operação que permite ajustar as curvas características tempo de disparo x corrente de desligamento, de acordo com as condições de tempo de partida da carga. • Perante rotor bloqueado, como a corrente circulante rapidamente se aproxima dos valores críticos para um sobreaquecimento, o controle pela corrente é mais rápido do que pelo termistor. Na verdade, esse é um dos tipos de relé de sobrecarga eletrônico. As funções de proteção dessa família de relés são ampliadas, incluindo supervisão de termistores com interface incorporada e detetor de corrente de fuga. De um modo geral, porém, devido ao aspecto econômico, os do tipo bimetálico são mais utilizados em baixas potências de carga, enquanto o eletrônico é usado nos demais casos, bem menos freqüentes, conforme podemos observar. Refletindo a comparação entre os dois tipos, a ilustração da página 37 demonstra bem o que foi justificado tecnicamente acima. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 36 Atuação de um relé de sobrecarga com sensibilidade à falta de fase. Relé em estado frio Relé aquecido com corrente de serviço Relé com sobrecarga trifásica Relé com sobrecarga bifásica (falta de fase) Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 39 SECCIONADOR-FUSÍVEL SOB CARGA. O seccionador-fusível é uma combinação de um seccionador, caracterizado pela simplicidade de sua construção, com a dos fusíveis, que se localizam na posição dos contatos moveis do seccionador. Pela sua construção simples, são capazes de manobrar até carga nominal, é a proteção de correntes de curto-circuito, pela presença dos fusíveis. Sua representação gráfica e construtiva : 3NP4 SECCIONADOR. No item Terminologia, vimos que o seccionador é por definição um dispositivo de manobra que tem uma capacidade de interrupção limitada. Tal fato é a conseqüência de uma construção elementar, que faz com que o dispositivo em análise tenha uma aplicação restrita. Porém, para pequenas cargas, como é o caso de oficinas e determinadas condições de operação dentro de um sistema elétrico, há por vezes necessidade de um dispositivo que opere EVENTUALMENTE cargas de pequeno valor. Para esses casos, é possível utilizar o seccionador sob carga, que não é mais do que um seccionador convencional, com uma estrutura de contatos e câmaras de extinção, de características também limitadas a tais usos. Seccionador sob carga Representação gráfica Representação construtiva S32 S37 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 40 DISJUNTORES. Lembrando a definição, 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 Ik 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-cicuito ( como eletromagnético ). Observe-se 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. Conforme pode ser visto na representação abaixo, cada fase do disjuntor tem em série, as peças de contato e os dois relés. 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. Representação dos componentes de um disjuntor tripolar. Para operar nessas condições, o disjuntor precisa ser caracterizado, além dos valores nominais de tensão, corrente e freqüência, ainda pela sua capacidade de interrupção, já definida e pelas demais indicações de temperatura e altitude segundo a respectiva norma, e agrupamento de disjuntores, segundo informações do fabricante, e outros, que podem influir no seu dimensionamento. 1 – Contatos principais 2 – Relés de sobrecorrentes de sobrecarga e de curto-circuito 3 – Contatos auxiliares 4 – Relé de subtensão 5 – Relé de desligamento à distância 55 44 11 33 22 I > I > I > U < Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 41 Nos dados técnicos citados quando da definição da capacidade de interrupção, citam-se como referências: • Icn ............ Corrente de curto-circuito nominal. • Icu ........... Corrente limite que pode causar danos e impedir que o disjuntor possa continuar operando. Seu ciclo de operação é O-t-CO. • Ics ........... Corrente que permitirá religamento do disjuntor e este continuar operando. Seu ciclo é O-t-CO-t-CO. Entre esses valores estabelece-se a relação : Icu / Ics > Ik . Os valores nominais do disjuntor são gravados externamente na sua carcaça, seja em alto-relêvo, seja na forma de uma placa. Esses valores são obtidos segundo as normas de ensaio que se aplicam ao dispositivo, na forma individual, ou seja, é ensaiado uma unidade de disjuntor, seja unipolar ou multipolar, perante condições de temperatura e altitude estabelecidas nessa norma. Observe-se com isso que, se, na instalação, não tivermos as mesmas condições de temperatura e de altitude, e se na instalação tivermos um agrupamento de disjuntores, um encostado no outro ( como costuma acontecer com os minidisjuntores ), com o que as condições interna de temperatura se tornarão mais criticas, é necessário restabelecer, por meio de um sistema de troca de calor adequado, as condições de referência citadas em norma. Por outro lado, os disjuntores são normalmente dotados dos relés de sobrecarga e de curto-circuito, cada um tendo a sua curva característica, que devem ser adequadamente coordenadas entre si. Seguem-se alguns exemplos de disjuntores e suas curvas características, observando-se que: • As curvas características relacionam o tempo de disparo ( s ) x corrente de desligamento ( A ). Nessas curvas ( veja página seguinte ), observa-se que: 1. A vertical levantada pelo valor da corrente nominal não pode interceptar nenhuma curva característica 2. Partindo do valor nominal ( In ) até em torno de 10 x In, temos a faixa de sobrecarga cuja curva é a do relé de sobrecarga utilizado. A partir daí, temos a situação de curto-circuito, e que também está relacionado com a capacidade de interrupção que o disjuntor precisa possuir, e que resulta da curva característica do relé de curto-circuito. 3. Eventualmente, podemos ter o caso em que se associam as características de capacidade de interrupção do disjuntor com a do fusível. Vimos, no item respectivo, que os fusíveis apresentam uma elevadíssima capacidade de interrupção. Assim, para não onerar a instalação com um disjuntor de elevada capacidade de interrupção, tem se a alternativa de associar em série com o disjuntor básico e um fusível adequado, e então teríamos: • Os valores normais de corrente de curto-circuito são controlados pelo relé de curto- circuito, que atua sobre o mecanismo de molas do disjuntor, o qual interrompe correntes de média intensidade; para valores mais elevados, quem atuará será o fusível. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 44 Minidisjuntores para manobra e proteção 5SX. Construção Curvas características Obedecem as normas – IEC 60 947-2 e IEC 60 898 11 33 55 22 44 66 1 - Lâmina bimetálica de sobrecarga 2 - Bobina eletromagnética de curto-circuito 3 - Manopla de acionamento 4 - Contatos 5 - Câmara de extinção 6 - Fixação rápida por engate sobre trilho 0,01 0,02 0,4 2 40 2 4 6 0,6 se gu nd os m in ut os te m po x In 1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 10 0,04 0,1 0,2 0,06 1 4 1 20 6 10 20 40 60 120 Curva BCurva B 0,01 2 4 10 20 40 2 4 6 10 20 40 60 120 6 0,6 se gu nd os m in ut os te m po x In 1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 0,02 0,04 0,1 0,2 0,4 0,06 1 1 Curva CCurva C Para proteção típica dos condutores Para proteção direta de cargas em geral Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 45 CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS FUSÍVEL-DISJUNTOR. Disjuntor e fusível exercem basicamente a mesma função: ambos tem 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. • 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. A confiabilidade de operação do fusível ou disjuntor é assegurada pela conformidade das normas vigentes e referências do fabricante Fusível • Dispensa cálculo fino da corrente de curto-circuito • Alta capacidade de interrupção • Elevada limitação • Otimização do tempo de interrupção • Disponibilidade fácil • Baixo custo Disjuntor • Necessita de cálculo fino da corrente de curto-circuito • Capacidade de interrupção variadas • Limitação em alta capacidade de interrupção • Tempo de interrupção variado • Disponibilidade com restrições • Custo variado Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 46 Também quanto as condições de operação e controle, podemos traçar um paralelo entre disjuntor e fusível, como segue: Características de operação e controle • Religamento após anomalias - Sobrecarga - Curto-circuito • Desligamento total da rede por anomalias • Manobra manual segura • Comando remoto • Identificação da condição de uso • Sinalização remota • Ocasiona parada do trabalho • Seletividade • Intertravamento • Intercambialidade • Requer manutenção Fusível - Não - Não Sim, com restrições (com supervisor de fusíveis) Sim, com restrições (com seccionador- fusível) Não Sim, com restrições (evolução da temperatura) Sim, com restrições (supervisor de fusíveis) Sim Sim, simples Sim, com restrições (com seccionador com porta-fusível) Sim, são normalizados Não, com restrições (acompanhar evolução da temperatura) Fusível - Não - Não Sim, com restrições (com supervisor de fusíveis) Sim, com restrições (com seccionador- fusível) Não Sim, com restrições (evolução da temperatura) Sim, com restrições (supervisor de fusíveis) Sim Sim, simples Sim, com restrições (com seccionador com porta-fusível) Sim, são normalizados Não, com restrições (acompanhar evolução da temperatura) Disjuntor - Sim - Sim, com restrições (estado dos contatos) Sim Sim Sim Não, com restrições (registro de eventos, evolução de temperatura) Sim Não, com restrições (estado dos contatos) Sim, onerosa Sim Não Não, com restrições (registro de eventos, evolução da temperatura Disjuntor - Sim - Sim, com restrições (estado dos contatos) Sim Sim Sim Não, com restrições (registro de eventos, evolução de temperatura) Sim Não, com restrições (estado dos contatos) Sim, onerosa Sim Não Não, com restrições (registro de eventos, evolução da temperatura Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 49 Escolha das curvas características de relés de um disjuntor, perante cargas variáveis. Os disjuntores são, por definição, dispositivos de manobra e de proteção, dotados dos relés de proteção contra sobrecarga e curto-circuito. Tais relés tem que ter suas curvas coordenadas com as cargas a eles ligadas. Nesse terceiro exemplo, temos um para cargas motoras ( curva 2 ) e uma outra para, cargas gerais de uma linha de distribuição ( curva 1 ) que também inclui, mas não exclusivamente, cargas motoras. Nesse caso, a grande diferença está no inicio da faixa das correntes de curto-circuito Ik, que no caso de cargas exclusivamente motoras se inicia com 15 . In, e no caso de cargas mistas, como o é de uma rede de distribuição, Ik é superior a 10 . In. Esses fatores devem ser levados em consideração na escolha dos disjuntores dependendo da natureza de sua instalação, ou seja, quando para manobra direta de motores ou manobra de circuitos de distribuição. Disjuntores para manobra e proteção de circuitos de distribuição e de motores Curvas características típicas CONTATORES. 1 - Curva dos relés de proteção de disjuntores para manobra de circuitos de distribuição 2 - Curva dos relés de proteção de disjuntores para manobra direta de motores 100 Te m po d e di sp ar o (s ) Corrente [A] 1,2 x 10 x 15 x Ie1,3 x 11 22 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 50 O contator, que é de acionamento não manual por definição, pode ser do tipo “de potência“ e “auxiliar“, e normalmente tripolar, por ser usado em redes industriais que são sobretudo trifásicas. O seu funcionamento se dá perante condições nominais e de sobrecarga previstas, sem porém ter capacidade de interrupção para desligar a corrente de curto-circuito. O acionamento é feito por uma bobina eletromagnética pertencente ao circuito de comando, bobina essa energizada e desenergizada normalmente através de uma botoeira liga-desliga, estando ainda em série com a bobina do contator um contato pertencente ao relé de proteção contra sobrecargas, do tipo NF ( Normalmente Fechado ). Esse contato auxiliar, ao abrir, interrompe da alimentação da bobina eletromagnética, que faz o contator desligar. Fusíveis colocados no circuito de comando fazem a proteção perante sobrecorrentes. Construção. Cada tamanho de contator tem suas particularidades construtivas. Porém, em termos de componentes e quanto ao princípio de funcionamento, são todos similares ao desenho explodido que segue, e cujos componentes estão novamente representados na ilustração com corte na página seguinte. Contator de potência. Desenho explodido 66 77 88 10 10 1010 11 22 33 44 55 99 99 1 - Núcleo fixo 2 - Bobina 3 - Núcleo móvel 4 - Suporte de contatos móveis 5 - Carcaça 6 - Contato móvel 7 - Contato fixo 8 - Câmara de extinção 9 - Bloco de contatos auxiliares 10 - Terminais de conexão Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 51 Contator de potência. Peça em corte. Análise e substituição dos contatos de contatores. Contato normal de uso Contato desgastado 1 - Terminais de conexão 2 - Câmara de extinção de arco 3 - Contatos de potência 4 - Bobina 5 - Sistema magnético ( núcleo móvel ) 6 - Contatos auxiliares 7 - Elemento de bloqueio quando retirada a câmara de extinção de arco 11 22 33 44 55 66 77 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 54 Contatores Categorias de emprego - IEC 947 AC - 1 Cargas não indutivas ou de baixa indutividade Resistores AC - 2 Motores com rotor bobinado (anéis) Partida com desligamento na partida e regime nominal AC - 3 Motores com rotor em curto-circuito (gaiola) Partida com desligamento em regime nominal AC - 4 Motor com rotor em curto-circuito (gaiola) Partida com desligamento na partida, partida com inversão de rotação, manobras intermitentes AC - 5a Lâmpadas de descarga em gás (fluorescentes, vapor de mercúrio, vapor de sódio) AC - 5b Lâmpadas incadescentes AC - 6a Transformadores AC - 6b Banco de capacitores AC - 7a Cargas de aparelhos residenciais ou similares de baixa indutividade AC - 7b Motores de aparelhos residenciais AC - 8 Motores-compressores para refrigeração com proteção de sobrecarga DC - 1 Cargas não indutivas ou de baixa indutividade Resistores DC - 3 Motores de derivação ( shunt) Partidas normais, partidas com inversão de rotação, manobras intermitentes, frenagem DC - 5 Motores série Partidas normais, partidas com inversão de rotação, manobras intermitentes, frenagem DC - 6 Lâmpadas incandescentes Contatores auxiliares / Contatos auxiliares Categorias de emprego - IEC 947 Corrente alternada Especificação das cargas AC - 12 Cargas resistivas e eletrônicas AC - 13 Cargas eletrônicas com transformador de isolação AC - 14 Cargas eletromagnéticas ≤ 72 VA AC - 15 Cargas eletromagnéticas > 72 VA Corrente contínua Especificação das cargas DC - 12 Cargas resistivas e eletrônicas DC - 13 Cargas eletromagnéticas DC - 14 Cargas eletromagnéticas com resistores de limitação Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 55 Durabilidade ou vida útil. A durabilidade é expressa segundo dois aspectos: a mecânica e a elétrica. A durabilidade mecânicas é um valor fixo, definido pelo projeto e pelas características de desgaste dos materiais utilizados. Na prática, o seu valor é de 10 a 15 milhões de manobras, para contatores de pequeno porte. De qualquer modo, o valor correspondente está indicado no catálogo do fabricante. A durabilidade elétrica, ao contrário, é um valor variável, função da freqüência de manobras da carga á qual o contator está sujeito, ao número total de manobras que o contator é capaz de fazer, a sua categoria de emprego e aos efeitos do arco elétrico, que dependem da tensão e da corrente elétricas. Normalmente, perante condições de desligamento com corrente nominal na categoria de emprego AC-3, esse valor varia de 1 a 1,5 milhão de manobras. Essas três últimas variáveis estão indicadas no gráfico na página seguinte, observando- se que: • No eixo horizontal, vem indicada a corrente de desligamento, que não é necessariamente a corrente nominal. Portanto, o seu valor deve ser determinado ou medido em cada carga ligada ao contator. • No eixo vertical, a indicação de dois dos possíveis eixos de tensão nominal, sendo que, sobre as escalas indicadas ( de acordo com a tensão ligada),obtemos O VALOR TOTAL DAS MANOBRAS QUE O CONTATOR É CAPAZ DE FAZER, em regime AC-3, que é o mais encontrado nas instalações industriais. Ou, em outras palavras, obtemos a DURABILIDADE ELÉTRICA DO CONTATOR. • O conhecimento dessas durabilidades ( elétrica e mecânica ) são particularmente importantes na constituição do PLANO DE MANUTENÇÃO DE UMA INDÚSTRIA, podendo-se assim planejar adequadamente a aquisição de peças de reposição e o período melhor de sua troca sem interromper o ciclo produtivo. • A curva de cada contator é estabelecida pelo fabricante. Do exposto, podemos tirar algumas conclusões : • Na escolha do contator adequado a uma instalação, e para evitar freqüentes trocas, temos que conhecer, alem da tensão, freqüência elétrica e tipo de carga ( como vimos até aqui ), também a freqüência de manobras, ou seja, o número de manobras por unidade de tempo ( p.ex. manobras por hora ) que a carga realiza. • Na avaliação qual o contator que melhor atende ao usuário, e além do seu custo, temos que saber, entre os contatores para nossa escolha, qual o que apresenta uma durabilidade adequada e relacionar essa durabilidade com o custo-benefício. • Avaliar o que significa para o ciclo de trabalho da indústria, freqüentes substituições de componentes, ou seja, até que ponto essas prejudicam o ciclo produtivo. Todos os elementos citados seguem na página seguinte, tendo-se ainda anexado um nomograma que por vezes tem sido um auxiliar útil na determinação da durabilidade elétrica. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 56 Durabilidade elétrica dos contatos. Nomograma para estimativa da durabilidade elétrica 8 103 2 4 6 104 2 4 6 2 4 6 2 4 105 106 230V 500V 3RT35 ( Ie = 40A / AC-3 ) 3TF56 ( Ie = 400A / AC-3 ) Corrente de desligamento (A) 1 2 4 6 101 2 4 6 8 102 2 4 6 8 103 2 48 2 4 6 104 2 4 6 2 4 6 2 4 6 105 106 107 D ur ab ili da de e lé tr ic a (m an ob ra s) Dados (desejado) - Durabilidade elétrica em milhões de manobras - Freqüência de manobras em manobras por hora - Período de trabalho (serviço diário) em horas Resultado - Estimativa de durabilidade elétrica em anos/meses Dados (desejado) - Durabilidade elétrica em milhões de manobras - Freqüência de manobras em manobras por hora - Período de trabalho (serviço diário) em horas Resultado - Estimativa de durabilidade elétrica em anos/meses 6 4 3 2 10 1 9 6 3 2 1 M es es A no s 6 4 3 2 1 9 6 3 2 1 M es es A no s 40 30 20 6 4 3 2 10 1 9 6 3 2 1 M es es 40 30 20 6 4 3 2 10 1 9 6 3 2 1 M es es A no s 40 30 20 6 4 3 2 10 1 9 6 3 2 1 M es es A no s 40 30 20 6 4 3 2 10 1 9 6 3 2 1 M es es A no s 10 20 30 40 60 80 100 200 300 400 600 800 1000 Milhões de manobras Manobras por horaServiço diário Serviço diário 4h 8h 12h 24h20h16h 10 8 6 5 4 3 2 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 40 30 2040 30 20 10 A no s Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 59 Nesse caso, entre as curvas médias dos dois fusíveis, tem que haver uma diferença de tempos de atuação, que é dada, em termos de correntes nominais, por fatores ( 1,25 ou 1,6 ) indicados em função da tensão de alimentação. Esses fatores vão garantir, no final, que as curvas dos fusíveis não se sobreponham, total ou parcialmente. Sob altas correntes de curto-circuito, porém, o atendimento a essas condições não é suficiente. A seletividade só estará assegurada quando o valor da energia ( dado por I2 . t ) durante os tempos de fusão e de arco, do fusível menor, for menor do que o respectivo valor, do fusível maior ( a montante ). Deve ficar bem claro nesse ponto o seguinte: não basta que as correntes nominais de fusíveis imediatamente em série não sejam iguais, nem que sempre um tamanho maior ao anterior já garante a seletividade . • Seletividade entre disjuntores em série. Nesse caso, a seletividade é analisada, pela disposição das curvas características dos relés de proteção de sobrecarga e de curto-circuito ( veja na página seguinte ), dos disjuntores ( Q1 e Q2 ). A diferença de tempos que dão uma seletividade confiável deve ser de 70 ms a 150 ms. Observe as demais recomendações indicadas. • Seletividade entre relés do disjuntor e fusível. Tendo um fusível a jusante e um disjuntor com seus relés a montante ( veja na página 61 ), o tempo de separação tem que ser da ordem de 100 ms. • Seletividade entre fusível e relés do disjuntor. Situação inversa a anterior, com os relés do disjuntor a jusante e o fusível a montante. O tempo de separação entre as curvas deve ser da ordem de 70 ms. A utilização de valores menores do que os indicados, pode levar a desligamentos contrários a seletividade exigida, devido as tolerâncias com que tais componentes são fabricados. Normalmente, quando são usados dispositivos de manobra e de proteção de mesma origem, a evolução para que tais curvas sejam coerentes entre si já é levada em consideração pelo fabricante; diferente o caso quando os dispositivos de proteção são de diversas origens, quando então o cuidado deve ser redobrado. O estudo da seletividade adquire uma importância particular, quando observamos que a atuação dos dispositivos de proteção que não atenda ao que foi exposto, leva certamente ao desligamento de setores do circuito elétrico, que não deveriam ser desligados. Com isso, pensando-se em termos de produção industrial, a desconsideração dos fundamentos da seletividade iria desligar máquinas sem nenhuma necessidade, com que a produção daquela indústria seria certamente prejudicada. Portanto, muito cuidado com o atendimento das condições expostas. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 60 Seletividade. Fusíveis em série. Na prática, a seletividade com fusíveis em série é dada por: Em 380 V 1,25 F2 F1 = Em 500 V 1,60 F2 F1 = Disjuntores em série. • A seletividade com disjuntores em série é dada por: - Degraus de corrente - Disparo temporizado • Escalonamento de tempo na ordem de 70 a 150 ms A especificação do disjuntor em série, pode ser otimizada através da análise de proteção de retaguarda ( back-up ) F2 F1 t I F2 F1 ∆t Q1 Q2 Q2 Q1 t I ∆t Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 61 Seletividade. Disjuntor a montante de fusíveis. • A seletividade de disjuntor a montante de fusível é possível quando a corrente nominal do fusível seja bem abaixo da do disjuntor • Escalonamento de tempo na ordem de 100 ms Fusível a montante de disjuntores. • Na prática, a seletividade com fusível a montante de disjuntor é dado com um escalonamento de tempo na ordem de 70 ms • A especificação do disjuntor em série com o fusível, pode ser otimizada através da análise da proteção de retaguarda ( back-up ) Q1 F1 I t Q1 F1 ∆t F1 Q1 t I ∆t Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 64 a) Observar as limitações impostas pela Concessionária local referente a partida de motores: Nota: Para a partida direta de motores com potência acima de 3,7 kW (5cv), [supostamente em U = 220V] em instalações alimentadas por rede de distribuição pública em baixa tensão, deve ser consultada a Concessionária local. b) Limitar a queda de tensão nos demais pontos de utilização, durante a partida do motor, aos valores estipulados em 6.2 Para obter conformidade às limitações descritas nas as linhas a) e b) anteriores, pode ser necessário o uso de dispositivos de partida que limitem a corrente absorvida durante a partida. Por outro lado, as cargas motoras em corrente alternada, são identificadas como sendo AC-2 e AC-3, a primeira sigla aplicada a motores do tipo trifásico indução bobinado ou anel, e o segundo a motores trifásicos de indução tipo gaiola, que são a grande maioria dos motores encontrados nas indústrias, por serem mais robustos e mais baratos ( não necessariamente melhores ). Outro fator que hoje precisa ser observado ,é o rendimento do motor: Devemos dar preferência a motores de alto rendimento, como perdas reduzidas. Portanto, para potências acima de 5 cv, é necessário verificar se há necessidade de serem usados métodos de partida, que podem ser de várias formas, cada um com recomendações próprias de acordo com a potência dos motores a eles ligada. Aplicando- se a todas eles, a IEC 60 947 faz recomendações de coordenação de proteção, e que assim se definem: 1. Um dispositivo de partida, além de atender a capacidade de carga ( p.ex. motor trifásico, AC-3 ) é orientada por norma a obedecer determinados resultados quando sujeita a anormalidades de pior caso, ou seja, um curto-circuito pleno. 2. Um curto-circuito pleno é dado como uma fatalidade. A experiência tem demonstrado que um curto-circuito de ordem prática é de menos de 50% do pleno ( pior caso ). Desta forma, a escolha da coordenação de proteção deve considerar as condições práticas de probabilidade do curto-circuito e as exigências de serviço da instalação. Pela IEC 60 947 a coordenação de proteção é dividida em tipo 1 e tipo 2, que assim se definem: • Coordenação tipo 1. Sem risco para as pessoas e instalações, ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Porém, o dispositivo de partida não estará em condições de continuar funcionando após o desligamento, permitindo danos ao contator e ao relé de sobrecarga. • Coordenação tipo 2. Sem riscos para as pessoas e instalações, ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Não pode haver danos ao relé de sobrecarga ou em outras partes com exceção de leve fusão dos contatos do contator e estes permitam fácil separação sem deformação significativa. Tais correntes são como referência prática da ordem plena de IK = 50 kA como corrente presumida de curto-circuito. Pela própria definição, é bem mais seguro o uso da coordenação tipo 2, conforme visto linhas atras. A solução porém é de custo mais elevado. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 65 Pela IEC 60 947, são definidos os seguintes valores de corrente de curto-circuito prático, em kA : Critérios de escolha do método de partida. Pelo visto, a escolha por uma partida direta ou não, depende de: • Característica da máquina a ser acionada; • Circunstância de disponibilidade da potência de alimentação; • Confiabilidade de serviço, e • Distância da fonte de alimentação, devido a condição de queda de tensão ( norma ) No caso de ser permitida a partida direta, a plena tensão, as curvas características do motor a ela ligado assim se apresentam: PARTIDA DIRETA ( plena tensão ). Características básicas 10 8 6 4 2 0 0 0,25 0,5 0,75 1 corrente conju gado conjugado re sistente M úl tip lo d a co rre nt e / c on ju ga do Rotação • Aplicada em máquinas com qualquer tipo de carga • Máquinas que permitem normalmente suportar o conjugado (torque) de aceleração • Fonte com disponibilidade de potência para alimentação • Confiabilidade de serviço pela composição e comando simples 1 3 5 10 18 30 42 0 16 63 125 315 630 1000 16 63 125 315 630 1000 1600 Ie Ie Ie Ie Ie Ie Ie < < < < < < < ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Corrente nominal Ie / AC-3 em A Corrente de curto-circuito prática ( “r” ) Iccr em kA Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 66 A composição de uma partida direta podem ser das seis formas citadas na tabela que consta da página 62. Porém, dessas, as três mais usadas são as representadas a seguir. Não sendo possivel a partida direta, outros métodos de partida são utilizados: • Partida estrela-triângulo; • Partida por auto-transformador ( também chamada de compensadora ) • Partida suave ( soft-starter ), por meio de eletrônica de potência. Na seqüência indicada, estão também os custos do dispositivo de partida: uma estrela- triângulo é mais barata do que uma partida suave ( soft-starter ), para mesma potência de motor. E é necessário associar o investimento no motor com o dispositivo de partida. Por essa razão, máquinas pequenas ( acima de 5 cv ou eventualmente maiores de acordo com determinações da Concessionária de Energia, pelo que vimos), usam uma partida estrela-triângulo; as máquinas maiores, passando pelas compensadoras ( com auto-transformador ), usam, no outro extremo das potências, a partida suave ( soft-starter ). Um outro aspecto é a qualidade da partida, há casos em que os solavancos resultantes de uma partida em estrela-triângulo não são admissíveis dentro do regime de funcionamento do motor e sobretudo da carga acionada. Faremos uma análise detalhada sobre o assunto mais adiante. Vamos analisar individualmente cada método de partida no que segue, e acrescentar a essa informação, dados de fabricantes e curvas características daí resultantes. In K1 F4 M1 M 3~ F1, 2, 3 Q1 In K1 F1 M1 M 3~ I > In K1 M1 M 3~ I > Q1 In - corrente nominal do motorIn - corrente nominal do motor Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 69 Esquema de ligação. Segue o esquema de ligação respectivo, na forma completa, a saber: Unifilar Definição dos valores de corrente para especificação dos componentes Trifilar Circuito de potência Circuito de comando M 3 ~ If∆ = 0,58 x In F1, 2, 3 K1 F7 If∆ = 0,58 x In F4, 5, 6 K2 K3 IfΥ = In 3 M1 In - Corrente nominal do motor If∆ - Corrente de fase em triângulo IfΥ - Corrente de fase em estrela • Com botão de comando duplo liga-desliga 3SA8 • K6 - Relé de tempo Y ∆ • Contato 15-18 (fecha instantâneo) com retardo na abertura no ajuste de tempo da partida • Contato 25-28 com retardo no fechamento no ajuste de tempo de partida mais um tempo ≈ 50 ms para garantir a transição de Y para ∆ Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 70 PARTIDA POR AUTO-TRANSFORMADOR ( COMPENSADORA ). Esse método de partida atende melhor potências de carga superiores àquelas atendidas pela partida estrela-triângulo. Nesse caso, o controle da potência ou da corrente é feito, mediante o ajuste de derivações na saída do auto-transformador, em porcentagens normalmente de 65% e 80%; porém, mais outras derivações podem ser previstas, contanto que as condições de utilização o necessitem . Também nesse sentido, quanto maior o numero de derivações, menor o desnível de uma derivação à outra quando da comutação e menor o impacto que a carga mecânica sofre, o que virá em benefício da vida útil do equipamento, Esquema de ligação dos enrolamentos. Período de partida Período nominal Demonstração para fórmula de cálculos. K1 K1K1 5 6 3 65 2 43 1 2 4 1 L3 L1 L2L3 Estrela (rede 380V) F1 F2 F3 K1 1 2 K1K1 4 35 6 3 6 4 1 5 2 Triângulo (rede 220V/440V) L2L3 L1 F1 F2 F3 4 5 6 32 T11 1 Estrela (rede 380V) T13T12 F1 F3F2 3 6 4 1 5 2 Triângulo (rede 220V/440V)T11 T13T12 F1 F2 F3 L1 L2 L3 F1 F2 F3 - Rede - Enrolamento do motor Rotação em sentido horário 1 2 L1 K2 K3 3 4 5 6 T11 T12 T13 2 1 4 3 6 5 L2 L3 T1 Tensão reduzida do auto-transformador T11 T12 T13 T1 Auto-transformador Ip Up Is Us InkIs x= InIp InIp IkIp k Is Ip Up Us partida x95,2 )x7(4225 x,0 %)65(x2 = = = == InkIp x2=k Is Ip = Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 71 As características de corrente e conjugado ou momento nesse caso são: Unifilar Definição dos valores de corrente para especificação dos componentes Rotação M úl tip lo d a co rre nt e / c on ju ga do Co nju ga do Corrente Conjug ado auto-tr ansfor mador Con juga do resis tent e 5 4 3 2 1 0,25 0,5 0,75 1 0 Corrente auto-transformador • Aplicada no acionamento de máquinas de grande porte que partem com carga parcial • Alivia o conjugado (torque) de aceleração em base a tensão inicial (reduzida), e conseqüente redução da disponibilidade de potência para alimentação • Para permitir melhor adequação a partida no acionamento da máquina é parametrizável em tensão inicial (dois níveis a escolher) e em tempo para execução da partida • Em base a sua composição exige melhor qualidade de supervisão para se obter confiabilidade de serviço • Aplicável em motores a serem acionados à grande distância, otimizando em especial os condutores. IT1Υ = (k - k2) x In M 3 ~ In F1, 2, 3 K1 F7 IT1L = k2 x In F4, 5, 6 K2 K3 M1 k - 80% k - 65% T1 k - Taps do auto-transformador (0,8 e 0,65) In - Corrente nominal do motor IT1L - Corrente na rede com auto-transformador (k = 0,8) IT1 Υ - Corrente em estrela para conexão do auto transformador (k = 0,65) k - Derivações do auto-transformador (0,8 e 0,65) In - Corrente nominal do motor IT1L - Corrente na rede com auto-transformador (k = 0,8) IT1 Υ - Corrente em estrela para conexão do auto transformador (k = 0,65) Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 74 Princípio de funcionamento. Neste método de partida, o controle da potência fornecida na fase de partida é feita mediante um escalonamento da fração da tensão de alimentação fornecida a cada instante, em um dado número de semicíclos de tensão, que pode ser ajustado às características desejadas, até o seu valor pleno. Esse programa de escalonamento é executado por meio de um par de tiristores por fase, ligados em anti-paralelo, e que atuam em função de um programa previamente estipulado. Com esse procedimento, tem-se a possibilidade de partir do estado de repouso e chegar ao de rotação plena, através de uma série de degraus, cuja variação atende plenamente à própria curva de carga. O que é feito na aceleração, pode ser feito, no sentido inverso, na desaceleração, partindo-se da onda de tensão plena e chegando-se, passo a passo, a interrupção total da ondas de tensão. As figuras abaixo ilustram esse procedimento. Variação de tensão no motor Aceleração Desaceleração Otimização p/ Carga Parcial ( economia de energia ) M UL1-L2 L1 L2 L3 Tiristores Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 75 Desenvolvimento do conjugado com a rotação. Mm - Conjugado de partida direta Msi - Conjugado de partida suave SIKOSTART ML - Conjugado da carga 0,0 360 720 1080 1440 1800 s M / Mn 3,0 2,4 1,8 1,2 0,6 0 Mm Msi ML Desenvolvimento de corrente com a rotação Ip - Corrente de partida direta Isi - Corrente de partida suave SIKOSTART 8,0 6,4 4,8 3,2 1,6 0,0 0 360 720 1080 1440 1800 s Ip / In Ip Isi Desenvolvimento de tensão, corrente e rotação no tempo de partida Usi - Tensão em rampa de partida suave Isi - Corrente de partida suave n - Rotação da partida suave 100 80 60 40 20 0 0 1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 s (Isi / In)x10 n / n1 (%) Us / Un (%) Isi Usi n Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 76 Assim segue seguintes as suas características básicas: • Aplicada no acionamento de máquinas que partem em vazio e com carga ; • Permite parametrização de tensão oferecendo uma aceleração progressiva e uniforme da máquina, o que possibilita a redução da potência necessária ; • A qualidade de supervisão precisa ser de nível mais sofisticado; • Pela ausência de choques mecânicos ( trancos ), na aceleração da máquina, aumentam consideravelmente os intervalos de manutenção, o que contribui para uma maior VIDA ÚTIL do equipamento, e • Pelas características básicas, tem substituído a partida por auto-transformador ( compensadora ) com vantagens. Coordenação de proteção 10000 1000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 100 500 1000 5000 10000 1 até 8xIN 8 até 20xIN a partir de 20xIN I/A t/s (F1) Fusível NH 3NA3 836 160A (F2) Relé de sobrecarga 3UA55 00-8W 70-88A (F3) Fusíveis ultra-rápidos SITOR 3NE4 330 315A Motor: 60cv / 45kW em 380V - IN = 80A M 3 ~ F1 F2 K1 F3 G1 M1 F1 - Fusíveis retardados NH para proteção do sistema K1 - Contator de alimentação e retaguarda de manobra F2 - Relé de sobrecarga para proteção do motor F3 - Fusíveis ultra-rápidos SITOR para proteção de retaguarda da eletrônica de potência G1- Dispositivo de manobra estática de partida e parada suave SIKOSTART M1- Motor trifásico com rotor em curto-circuito Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 79 Quando da construção ou montagem desses dispositivos de partida, de todos os tipos analisados, é claro que precisamos, em função de alguns dados básicos da própria carga ligada, fazer a escolha dos componentes apropriados. Nesse sentido, a título de exemplo, seguem tabelas já preparadas pelo fabricante, onde, para algumas potências motoras de referência mais freqüentes, já temos a indicação de todos os componentes principais dos circuitos respectivos, que são muito úteis para rapidamente resolver esse aspecto de um projeto. Alguns detalhes devem ser destacados: • As categorias de emprego são basicamente as AC-2 e AC-3, portanto, de motores tipo anel ( ou enrolado, bobinado) sendo AC-2 e o motor tipo gaiola, como AC-3. • Tanto nos disjuntores quanto nos contatores previstos, já vem a indicação da faixa de ajuste dos relés de sobrecarga. De modo geral, o ajuste se faz no valor da corrente de serviço, e esse valor deve preferencialmente cair do meio para o final ( fundo ) da respectiva faixa de ajuste. • Os fusíveis máximos indicados são do tipo retardado, que são próprios para motores elétricos. No caso particular da partida suave, a parte de potência é protegida por fusíveis retardados, porém a parte da eletrônica de potência ( tiristores ), por fusíveis ultra-rápidos. Caso contrário, os tiristores não suportarão eventuais sobrecorrentes durante o seu tempo normal de operação. • A corrente presumida de curto-circuito, indicada, deve ser comparada com o valor existente na instalação a que o dispositivo de partida se destina. No caso de grande divergência, consultar o fabricante dos dispositivos, quanto à necessidade de alguma mudança no critério de escolha do material. Partida direta. Coordenação tipo 2 Potências máximas admissíveis em serviço normal AC-2 / AC-3, 60 Hz em Motores trifásicos Corrente nominal máxima (A) Componentes: Contator Relé de sobrecarga Faixa de ajuste (A) Fusível máximo DIAZED, NH F1, 2, 3 (A) Tabela de escolha 1) Complementação do tipo ( ): consultar catálogo dos contatores para a tensão e freqüência de comando desejadas 2) Tensão de comando: 110 V 50-60 Hz G e 220 V 50-60 Hz M 3) Coordenação tipo 1 - IEC 60947 Corrente presumida de curto-circuito: veja capacidade de interrupção do fusível (cv) (kW) (cv) (kW) 3 2,2 25 18,5 5 3,7 40 30 6 4,5 40 - 50 30 - 37 9 63 3RT10 16-1A 1 1) 3RT10 44-1A 0 1) 3RU11 16-1JB0 3RU11 46-4HB0 7 - 10 45 - 63 20 100 220 V 380 V 440 V K1 F7 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 80 Partida direta. Coordenação tipo 1 Partida direta. Coordenação tipo 2 Corrente presumida de curto-circuito: 50 kA em 500 VCA Potências máximas na categoria de utilização AC-3 60 Hz em Motores trifásicos Corrente nominal máxima Componentes: Disjuntor Tabela de escolha Contator (para completar o tipo, ver tabela) Relé de sobrecarga 220 V (cv / kW) 380 V 400 V (cv / kW) 440 V 500 V (cv / kW) (A) Q1 Faixa de ajuste (A) K1 F1 Faixa de ajuste (A) 3 / 2,2 5 / 3,7 6 / 4,5 9 3RV10 11-1KA10 9 - 12 3RT10 16-1A 1) 3RU11 16-1JB0 7 - 10 25 / 18,5 40 / 30 40 / 30 50 / 37 63 3RV10 41-4KA10 57 - 75 3RT10 44-1A 1) 3RU11 46-4HB0 45 - 63 1) Complementação do tipo ( ): consultar catálogo dos contatores para a tensão e freqüência de comando desejadas Corrente presumida de curto-circuito: 50 kA em 500 VCA Potências máximas na categoria de utilização AC-3 60 Hz em Motores trifásicos Corrente nominal máxima Componentes: Disjuntor Tabela de escolha Contator (para completar o tipo, ver tabela) Relé de sobrecarga 220 V (cv / kW) 380 V 400 V (cv / kW) 440 V 500 V (cv / kW) (A) Q1 Faixa de ajuste (A) K1 F1 Faixa de ajuste (A) 3 / 2,2 5 / 3,7 6 / 4,5 9 3RV10 21-1KA10 9 - 12,5 3RT10 34-1A 1) 3RU11 36-1JB0 7 - 10 25 / 18,5 40 / 30 40 / 30 50 / 37 63 3RV10 41-4KA10 57 - 75 3RT10 44-1A 1) 3RU11 46-4HB0 45 - 63 1) Complementação do tipo ( ): consultar catálogo dos contatores para a tensão e freqüência de comando desejadas Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 81 Partida estrela-triângulo. Coordenação tipo 2 Partida estrela-triângulo. Coordenação tipo 1 Potências máximas admissíveis em serviço normal AC-3, 60 Hz em Motores trifásicos Corrente nominal máxima Componentes: Relé de tempo K6 - 7PU06 20-7N 01 e Relé de sobrecarga Faixa de ajuste (A) Fusível máximo DIAZED, NH F1, 2, 3 F4, 5, 6 (A) (A) Tabela de escolha 1) Complementação do tipo ( ): consultar catálogo dos contatores e relé de tempo para a tensão e freqüência de comando desejadas. Utilizar bloco aditivo de contatos auxiliares para atender ao esquema de ligação Corrente presumida de curto-circuito: veja capacidade de interrupção do fusível Contatores (cv) (kW) (cv) (kW) 20 15 30 22 40 30 50 37 40 30 60 45 56 74 3RT10 34-1A 0 1) 3RT10 35-1A 0 1) 3RT10 26-1A 0 1) 3RT10 34-1A 0 1) 3RU11 36-4FB0 3RU11 36-4GB0 28 - 40 36 - 45 63 63 50 - 63 50 220 V 380 V 440 V (A) K1 e K2 K3 F7 220 V 380 V 440 V (A) Q1 K1 e K2 K3 F1 Potências máximas admissíveis em serviço normal AC-3, 60 Hz em Motores trifásicos Corrente nominal máxima Componentes: Relé de tempo K6 - 7PU06 20-7N 02) e Disjuntor Relé de sobrecarga Tabela de escolha 1) Complementação do tipo ( ): consultar catálogo dos contatores e relé de tempo para a tensão e freqüência de comando desejadas. Utilizar bloco aditivo de contatos auxiliares para atender ao esquema de ligação Corrente presumida de curto-circuito: até 205A - 50 kA em 220 / 380 VCA - 40 kA em 440 VCA - 25 kA em 500 VCA Contatores Faixa de ajuste (A) (cv) (kW) (cv) (kW) 20 15 30 22 40 30 50 37 40 30 60 45 56 74 3RV13 41-4JC10 3RV13 41-4KC10 Corrente nominal (A) 63 75 3RT10 34-1A 0 1) 3RT10 35-1A 0 1) 3RT10 26-1A 0 1) 3RT10 34-1A 0 1) 3RU11 36-4FB0 3RU11 36-4GB0 28 - 40 36 - 45 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 84 CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA. Pelo formulário básico dado no início desse texto, vimos que o fator de potência é parte da determinação da potência ativa ,que se transforma em trabalho útil. Esse fator de potência depende do tipo de carga: são as cargas resistivas que tem seu valor mais elevado ( praticamente igual a unidade ), e cargas indutivas, que tem valores sensivelmente menores ( da ordem de 0,65-0,70 ). Sabemos que esse fator de potência resulta do defasamento vetorial entre tensão e corrente, e que o defasamento indutivo é contrario ao capacitivo. Portanto, se temos um baixo fator de potência indutivo, podemos compensa-lo sobrepondo à ele um defasamento capacitivo. Isso, na realidade, se faz, associando motores ( carga indutiva ) com capacitores ( carga capacitiva ). Nesse sentido, para possibilitar uma rápida correção do fator de potência da carga principal ligada, se essa tem baixo fator de potência, podemos utilizar o esquema de ligação de capacitores indicado, para uma compensação individual, que porém não é a única existente. Indicamos ainda uma tabela que possibilita o calculo da potência capacitiva a ser instalada, em função do fator de potência que se quer alcançar. Valores de referência são compreendidos entre 0,95 e 0,98, lembrando que, pela atual legislação da área energética, o valor mínimo é de 0,92. Esquema de ligação Tabela de cálculo da potência capacitiva necessária. Fatores de multiplicação para determinar a potência capacitiva ( kvar ) necessária a correção do fator de potência. Valores para cálculo de potência capacitiva ( kvar ) por potência ativa ( kW ) com fator de potência corrigido para Fator de potência na instalação 0.90 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00 0.70 0.536 0.691 0.728 0.769 0.817 0.877 1.020 0.75 0.398 0.553 0.590 0.631 0.679 0.739 0.882 0.80 0.266 0.421 0.458 0.499 0.547 0.609 0.750 0.85 0.136 0.291 0.328 0.369 0.417 0.477 0.620 0.90 0.000 0.155 0.192 0.233 0.281 0.341 0.484 0.95 0.000 0.000 0.037 0.079 0.126 0.186 0.329 0.96 0.000 0.041 0.089 0.149 0.292 0.97 0.000 0.048 0.108 0.251 0.98 0.000 0.060 0.203 K5- Contator para manobra de capacitores Ra- Resistor de amortecimento (já incluído no contator) Rd- Resistor de descarga (já incluída no banco de capacitores) C1- Banco de capacitores M 3 ~ F01 F1 K1 K3 K2 K5 Ra F02 C1 Rd Partida estrela-triângulo Correção individual dofator de potência Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 85 MOTORES ELÉTRICOS Sem ser a única, os motores elétricos são a principal carga industrial que encontramos ligada aos dispositivos antes mencionados. Em termos globais, de recente levantamento estatístico, o mercado brasileiro de consumo se apresenta como representado abaixo. Dos diversos tipos de motores, representados no que segue, cerca de 85-90 % se concentram nos motores de corrente alternada ( CA ), polifásicos, indução ,gaiola, que, apesar de não serem necessariamente os eletricamente melhores, são os mais robustos e baratos. Essa é a razão de sua preferência. Tais motores, até há pouco tempo atrás, eram freqüentemente fabricados com elevadas perdas, o que evidentemente prejudicava o seu uso racional e dava um mau aproveitamento a energia gerada. Atualmente, porém, apesar de um custo um pouco mais elevado na aquisição, os motores de alto rendimento tem sido preferidos, até porque o custo a mais é compensado com uma boa rapidez pelas menores perdas que tem que ser pagas e não produzem trabalho útil. Família dos motores elétricos Critérios de escolha de motores elétricos. Aquecimento 20% Refrigeração 6% Processo Eletroquímicos 21% Motores 51% Iluminação 2% -Imã permanente -Série -Independente -Compound Motores CC Motores CA Monofásicos Polifásicos Universais Indução Síncronos Indução Síncronos Gaiola Rotor enrolado -Histerese -Relutância -Imã permanente Gaiola Rotor enrolado -Split phase -Capacitor -Capacitor permanente -Shaded pole -Dois capacitores -Repulsão -Repulsão na partida -Repulsão - indução Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 86 Quando da definição do motor que necessitamos para acionar uma certa carga, a potência elétrica ( P em kW ou cv, e não em hp ), a tensão elétrica ( U, em volts ou V ), a freqüência e o fator de potência são fatores fundamentais, porém não únicos. Para orientar sob esse aspecto, acompanhe a figura que segue, que menciona os fatores que precisam ser definidos. Fase 1 Fase 2 Fase 3 Condições Ambientais Climáticas, geográficas (altitude, temperatura), ecológicas, entre outros. Fontes de alimentação Rede pública ou gerador próprio, qualidade de energia fornecida, tensões disponíveis, freqüência, etc ... Características intrínsecas Tipo construtivo (IM), ventilação, grau de proteção (IP), classificação térmica Características de carga Tipo de carga, nº de manobras/ unidade de tempo, condições de partida, regime de serviço Análise Técnica e Econômica Definição Projeto Construção Operação Instalação Experiência teórica e prática em casos semelhantes Reavaliação da Fase 1 Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 89 FORMAS CONSTRUTIVAS. Na construção do motor, um dos aspectos a serem considerados é a sua fixação, que pode ser feita de diversas maneiras, dependendo basicamente do projeto da máquina mecânica acionada. A norma brasileira, baseada na IEC, define as seguintes formas, identificadas pelas letras IM ( de International Mounting System ), seguido de uma letra e um ou dois números característicos. Formas construtivas NBR 5031 / DIN IEC 34 Parte 7 IM B3 IM B6 IM B7 IM B8 IM V5 IM V6 IM B5 IM V1 IM V3 IM B9 IM V8 IM V9 IM B14 IM V18 IM V19 IM B35 IM B34 32211 21 2 32211 1 1 BBrBBrBA BrBr r BBrBBrBA BA r tttttt ttt tttttt ttt +++++ + = +++++ + = S8: Serviço ininterrupto com variações periódicas de velocidade P ϑ Pp r t t t t tB tBr1 tBr2 tA tB1 tB2 tB3 ϑ max Fatores de duração do ciclo: Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 90 CLASSIFICAÇÃO TÉRMICA DOS MATERIAIS ISOLANTES. Baseado na norma NBR 7034, os motores podem pertencer a uma das seguintes Classes de Temperatura: Classe Temperatura Máxima ( ºC ) Temperatura de Serviço ( ºC ) Y 90 80 A 105 95 E 120 110 B 130 120 F 155 145 H 180 170 C Acima de 180 Depende do material Cada uma dessas classes é formada de materiais, particularmente isolantes, que são os termicamente mais sensíveis, suportando menores temperaturas do que os metais utilizados. Os materiais que suportam as temperaturas mencionadas estão indicados em cada Classe da norma, do mesmo modo como o exemplificado na tabela que segue: Classe Materiais Isolantes De aglutinação impregnação ou revestimentos De impregnação para tratamento do conjunto F / 155ºC Fibra de vidro Amianto Nenhum - Temperatura máxima de serviço = 145ºC Tecido envernizado de fibra de vidro. Mica aglutinada Resinas alquídicas, poliester de cadeia cruzada e poliuretanos com estabilidade térmica elevada. Resinas silicone- alquídicas Resinas alquídicas, epoxi, poliester de cadeias e poliuretanos com estabilidade térmica elevada. Resinas silicone- alquídicas e silicone fenólicas e outras de elevada classe de temperatura. Isso, representado graficamente, leva a figura que segue, onde se destaca: • A temperatura ambiente de referência é de 40ºC, conforme Norma. Temperaturas diferentes dessa, precisam de um fator de correção da potência disponível no motor • A temperatura total atuante sobre o material é a soma da temperatura ambiente, mais a elevação de temperatura dada pelas perdas, e deduzido um valor de segurança, de 10-15ºC • Quanto maior a temperatura que o material isolante suporta, ou quanto maior a troca de calor das perdas, maior a potência disponível no motor. Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 91 Classe de isolação VDE 0530 ALTITUDE. Quanto maior a altitude da instalação onde vai o motor, menor é a densidade do ar e menor a troca de calor, pois são as moléculas do ar que absorvem esse calor. Porém, quanto menor a troca de calor, maior o aquecimento interno da máquina, e maior a necessidade de reduzir as perdas, reduzindo a corrente, com conseqüente menor potência disponível. Portanto: quanto maior a altitude, menor a potência disponível. É bem verdade que, quanto maior a altitude, menor costuma ser a temperatura ambiente e, sob esse aspecto, maior a troca de calor. Consequentemente, pode até haver uma compensação entre uma redução de troca de calor devido a altitude e uma maior troca, devido a menor temperatura ambiente. De qualquer maneira, temos que aplicar os respectivos fatores de correção, que podem tanto ser indicados em tabelas quanto em gráficos. As curvas do gráfico que segue nos dão uma idéia de um caso particular, onde esses dois fatores já estão combinados, demonstrando como se comporta a variação de potência em função dos mesmos. Motores trifásicos. 10 20 30 40 50 60 ºC Temperatura ambiente 80 85 90 95 100 105 110 Potência admissível 1: Altitude 0 ... 1000 m 2: Altitude 1500 m 3: Altitude 2000 m 4: Altitude 2500 m 5: Altitude 3000 m % 1 2 3 4 5 40 40 40 80 100 125 B F H ºC Sobreaquecimento limite ( aquecimento ) em K ( valor médio ) Temperatura ao meio refrigerante em ºC Temperatura máxima permanente admissível em ºC 130 155 180 Classificação térmica segundo NBR 7034 Classes de temperatura Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 94 DADOS DE ENCOMENDA. Ao adquirir um equipamento/componente/dispositivo, sempre nos defrontamos com o que precisamos conhecer para adquirir corretamente. Dentro do objetivo de colocar na mão dos profissionais, dados práticos concretos, relacionamos a seguir, dentro do escopo desse texto, os dados necessários, caso a caso, relacionando inicialmente os dados sempre necessários. DADOS GERAIS ( SEMPRE DEFINIDOS ) • Temperatura no local da instalação ............................................................... ºC • Fator de correção aplicável por temperaturas superiores .............................. 0, .. • Altitude no local da instalação......................................................................... m • Fator de correção por altitudes superiores ..................................................... 0, .. • Instalação ao ar livre ou protegido................................................................... tempo / abrigada • Umidade no local ............................................................................................ % • Componentes agressivos no local da instalação............................................ • Grau de proteção devido as condições anteriores ......................................... IP • Necessidade de pintura especial devido as condições anteriores.................. • Valor calculado da corrente de curto-circuito presumida ............................... kA • Tipo de carga ................................................................................................. resistiva / capacitiva /indutiva • Posição de montagem ( qualquer / horizontal / vertical / inclinadas ) • Dimensões ( desenhos com dimensões ) ou ( largura / altura / profundidade ) ................................................................... mm • Peso .............................................................................................................. kg DADOS ESPECÍFICOS Disjuntores Tensão nominal máxima ......................................................................... ____ V Corrente máxima de interrupção Icu ou Ics / Tensão de rede ................ ____ kA / ____ V Corrente nominal máxima / Temperatura ambiente ................................ ____ A / ____ ºC Número de pólos ..................................................................................... ____ pólos Relé disparador de sobrecarga ............................ não , sim  fixo  ajustável ____ a ____ A Relé disparador de curto-circuito ......................... não , sim  fixo  ajustável ____ a ____ A Seccionador Tensão nominal máxima ........................................................................ ____ V Corrente nominal / Categoria de emprego ........................................... ____ A AC-___ ou DC-___ Proteção de curto-circuito - fusível ( tipo / corrente nominal ) ................. Tipo____ / ____ A Fusível Tensão nominal máxima ......................................................................... ____ V Corrente máxima de interrupção / Tensão de rede ................................. ____ kA / ____ V Corrente nominal / Tamanho ................................................................... ____ A tamanho ____ Contator de potência Tensão nominal máxima ......................................................................... ____ V Corrente nominal / Categoria de emprego .............................................. ____ A AC-___ ou DC-___ Tensão de comando / Freqüência .......................................................... ____ V / ____Hz Contatos auxiliares ( Quantidades / Execução ) ..................................... ____ NA + ___NF Relé de sobrecarga Tensão nominal máxima ......................................................................... ____ V Faixa de ajuste ........................................................................................ ____ a ____ A Contatos auxiliares ( Quantidades / Execução ) ..................................... ____ NA + ___NF Contator auxiliar Tensão nominal máxima ......................................................................... ____ V Corrente nominal / Categoria de emprego .............................................. ____ A AC-___ ou DC-___ Tensão de comando / Freqüência .......................................................... ____ V / ____Hz Contatos auxiliares ( Quantidades / Execução ) ..................................... ____ NA + ___NF Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 95 ANEXO 1. SÍMBOLOS GRÁFICOS ( conforme NBR / IEC / DIN ) Símbolo Descrição Símbolo Descrição Resistor Contato normalmente aberto (NA) com fechamento temporizado Resistor variável Reostato Contato normalmente fechado (NF) com abertura temporizada Resistor com derivações fixas Disjuntor ( unifilar ) Enrolamento / Bobina Disjuntor motor ( unifilar ) com relés disparadores de sobrecarga e curto- circuito Enrolamento com núcleo magnético e derivações Seccionador Capacitor Seccionador sob carga Terra Fusível Massa ( estrutura ) Tomada e plugue Contato normalmente aberto (NA) Acionamento manual Contato normalmente aberto prolongado (NA) Acionamento pelo pé Contato normalmente fechado (NF) Acionamento saliente de emergência Contato normalmente fechado prolongado (NF) Bobina de acionamento ( ex.:contator ) Contato comutador Acionamento por sobrecarga ( ex.:bimetal ) ou ou x 3 ou x Análise de dispositivos de manobra e de proteção de baixa tensão 96 Símbolo Descrição Símbolo Descrição Acionamento por energia mecânica acumulada Acionamento eletromagnético (ex.: bobina de contator ) Acionamento por motor Acionamento magnético duplo (ex.: bobina com duplo enrolamento ) Acionamento com bloqueio mecânico Acionamento temporizado no desligamento (ex.: relé de tempo temporizado no desligamento ) Acionamento com bloqueio mecânico em duas direções Acionamento temporizado na ligação (ex.: relé de tempo temporizado na ligação ) Acionamento com posição fixa Acionamento temporizado na ligação e no desligamento (ex.: relé de tempo temporizado na ligação e desligamento ) Acionamento temporizado Dispositivo de proteção contra surtos ( DPS ) Acoplamento mecânico desacoplado Sensor Acoplamento mecânico acoplado Transformador e Transformador de potencial para medição Acionamento manual ( ex.: seccionador e comutador ) Auto-transformador Acionamento por impulso ( ex.: botão e comando ) Transformador de corrente para medição Acionamento por bloqueio mecânico de múltiplas posições (ex.: comutador de 4 posições ) Motor trifásico Acionamento mecânico (ex.: chave fim de curso ) Tiristor M ou 1 2 3 4 2/3 ou ou ou o M 3 ~ ou ou ou ou