ELETRICISTA INSTALADOR INDUSTRIAL Senai PR

ELETRICISTA INSTALADOR INDUSTRIAL Senai PR

(Parte 1 de 2)

Qualificação © SENAI - PR, 2004

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Elaboração TécnicaEdmir Carvelli Revisão TécnicaLaércio Facina e Cláudio Alves Batista

Equipe de editoração

Coordenação do LabtecEduardo Fayet

DiagramaçãoVirtual Grafic Design

IlustraçãoVirtual Grafic Design CapaRicardo Mueller de Oliveira

Direitos reservados ao SENAI — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Paraná Avenida Cândido de Abreu, 200 - Centro Cívico Telefone: (41) 350-7000 Telefax: (41) 350-7101 E-mail: senaidr@pr.senai.br CEP 80530-902 — Curitiba - PR

S474eSENAI. PR

Eletricista Instalador Industrial / SENAI. PR. -- Curitiba, 2004.

96 p. 1. Instalação Elétrica Industrial.

CDU: 621.3

Ficha Catalográfica

NIT - Núcleo de Informação Tecnológica Diretoria de Tecnologia SENAI - DR/PR

MOTORES ELÉTRICOS5
MOTOR MONOFÁSICO DE CORRENTE ALTERNADA6
MOTOR TRIFÁSICO8
MOTOR 9 TERMINAIS12
MOTOR 12 TERMINAIS14
CHAVE DE PARTIDA – ESTRELA TRIÂNGULO16
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO20
DISPOSITIVOS DE COMANDO25
CHAVES MAGNÉTICAS29
PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO3
ESTRELA TRIÂNGULO COM REVERSÃO36
COMPENSADORA37
COMPENSADORA COM REVERSÃO38
3 MOTORES 1 COMPENSADORA39
DAHLANDER40
DAHLANDER COM REVERSÃO41
MOTOR 2 ENROLAMENTOS42
MOTOR 2 ENROLAMENTOS COM REVERSÃO43
PARTIDA ROTÓRICA4
PARTIDA ROTÓRICA COM REVERSÃO45
PARTIDA SÉRIE PARALELA46
PARTIDA CONSECUTIVA48
INTERRUPTOR FIM-DE-CURSO49
RELÊ FALTA DE FASE51
CHAVE BÓIA52
RELÊ DE NÍVEL53
SENSOR DE APROXIMAÇÃO54
FRENAGEM POR CORRENTE CONTÍNUA56
SISTEMAS DE PARTIDA57
DIMENSIONAMENTO63
TABELA DE CONTADORES68
TABELA DE SEGURANÇA - TIPO D69
TABELA DE SEGURANÇA - TIPO NH70
CÁLCULO DOS ALIMENTADORES71

SUMÁRIOSUMÁRIO TABELA CAPACIDADE DE CONDUÇÃO........................................................................... 74

GRAU DE PROTEÇÃO7
CATEGORIA DE MOTORES78
FATOR DE POTÊNCIA79
RENDIMENTO E PERDA86
CÁLCULO FATOR DE POTÊNCIA90
RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS95

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Motor elétrico é uma máquina capaz de transformar energia elétrica em mecânica. É o mais usado entre todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da utilização da energia elétrica com o baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e facilidade de comando, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos. Os tipos mais comuns são:

1. Motores de corrente contínua

São motores de custo mais elevados, além de necessitarem de uma fonte de corrente contínua.

Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais onde estas exigências compensam o custo muito mais alto de sua instalação.

2. Motores de corrente alternada

São os mais utilizados, pois a distribuição de energia elétrica é feita quase que totalmente em corrente alternada. Dentre os principais tipos de motores de corrente alternada podemos citar:

v Motor síncrono: funciona com velocidade fixa. É utilizado somente para grandes potências (em função de seu alto custo para motores de pequena potência) ou quando se necessite de velocidade invariável.

vMotor de indução: funciona normalmente com velocidade constante, que pode variar ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo.

Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor elétrico mais usado entre todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas, encontradas na prática.

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É aquele projetado para ser alimentado por circuito de corrente monofásica ou bifásica. Os principais tipos são:

vde fase dividida; vde arranque capacitivo; vde pólos amortecedores; v universal.

Dentre estes trataremos do motor monofásico de arranque capacitivo por ser um dos mais utilizados.

Este motor é constituído por duas partes principais. Uma fixa (estator) que é formado por chapas finas de ferro silicioso, isoladas eletricamente e prensadas umas junto às outras.

É no estator onde os enrolamentos são alojados. A parte móvel (rotor) é também formada por um conjunto de finas chapas de ferro silicioso isoladas eletricamente umas das outras.

Os elementos principais responsáveis pelo funcionamento deste tipo de motor são:

venrolamento de trabalho ou principal - é o enrolamento que entra em funcionamento a partir do momento em que o motor é ligado e só deixa de funcionar quando o mesmo é desligado; venrolamento de partida ou auxiliar - enrolamento que devido à sua combinação com o capacitor, proporciona um outro campo magnético, que em conjunto com o campo magnético produzido pelo enrolamento de trabalho, irá provocar a partida do motor.

v interruptor centrífugo - dispositivo que tem a função de colocar o enrolamento de partida em funcionamento no instante da partida e de retirá-lo quando o motor atingir aproximadamente 75 % de sua rotação nominal .

v capacitor - tem a função de ajudar na partida do motor.

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A numeração interna dos enrolamentos de partida e de trabalho, assim como as ligações externas (ligações que se encontram na placa de identificação do motor) estão representadas abaixo:

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É um motor próprio para ser alimentado por um sistema elétrico de 3 fases. São motores de emprego mais amplo na indústria. Oferecem melhores condições de operação do que os monofásicos (não necessitam de auxílio na partida e apresentam rendimento mais elevados), e não dependem de redes elétricas especiais como os motores de corrente contínua.

Este tipo de motor é utilizado em inúmeras situações, atendendo a uma variada gama de potência.

Eles podem ser de vários tipos:

vassíncrono de rotor em curto: para serviços que não exijam velocidades variáveis e partida com carga, como moinhos, ventiladores, prensas, bombas centrífugas, máquinas operatrizes, etc; vassíncrono de rotor bobinado: para serviços que requerem velocidade variável e partida com carga, como compressores, transportadores, guindastes, pontes rolantes, etc; v síncrono: para serviços que exijam velocidade constante ou onde se deseja corrigir o fator de potência da rede elétrica.

Entre os tipos de motores de C.A. citados, o motor assíncrono com rotor em curto é o mais utilizado. Por este motivo, iniciaremos nossos estudos sobre motores elétricos trifásicos com ele.

Este motor, assim como os monofásicos, também são formados por duas partes principais:uma fixa, chamada estator e outra móvel, denominada rotor. É no estator onde encontramos as bobinas que são isoladas do núcleo e distribuídas nas ranhuras do mesmo.

LIGAÇÃO INTERNA DE MOTOR TRIFÁSICO DE 6 TERMINAIS

Na ligação triângulo 220 V ( D ) as bobinas são agrupadas de acordo com o esquema abaixo representado:

Já na ligação estrela 380 V ( Y ) tem-se:

LIGAÇÕES EXTERNAS DO MOTOR TRIFÁSICO DE 6 TERMINAIS

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Para identificarmos os terminais deste motor, podemos seguir o roteiro abaixo:

1)Através de um multímetro (na função Ohm), de um teste de continuidade ou com o auxílio de uma lâmpada para teste, localizar as 3 bobinas internas;

2)Separe três pontas, uma de cada conjunto e junte-os;

3)As três restantes coloque R, S e T;

4)Energize o motor;

5)Se funcionar, os pontos que estão em R, S e T são os pontos 1, 2 e 3 e de acordo com o fechamento interno numere os três restantes, o par da 1 é o número 4, o par da 2 é o número 5 e o par da 3 é a número 6.

6)Se não funcionar, inverta uma bobina pela do seu par e refaça o teste. Se ainda não deu, volte na posição inicial e inverta outra bobina; faça isso até funcionar.

1. Para inverter-se o sentido de rotação do motor, basta trocar uma linha por outra qualquer. Por

2. Na ligação Y, (estrela) a alimentação das bobinas podem ser invertidas, ou seja, as linhas energizam os terminais 4, 5 e 6 , enquanto que os de números 1, 2 e 3 são curto-circuitados.

3.A identificação dos terminais do motor também pode ser encontrada através de letras. A correspondência com os números são:

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1)Como são ligadas internamente os enrolamentos do motor trifásico de indução de seis terminais?

2)Mostrar o esquema de ligação dos terminais do motor em 220 V.

3)Mostrar o esquema de ligação dos terminais do motor em 380 V.

4)O que é necessário para se inverter o sentido de rotação do motor trifásico?

5) Mostrar o diagrama de ligação de uma chave reversora trifásica para ligação de um motor em 220 V.

(Representar a chave nas 3 posições).

Solucionando Problemas

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MOTOR 9 TERMINAISMOTOR 9 TERMINAIS MOTOR TRIFÁSICO DE 9 TERMINAIS

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MOTOR TRIFÁSICO DE 9 TERMINAIS

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MOTOR 12 TERMINAISMOTOR 12 TERMINAIS MOTOR TRIFÁSICO DE 12 TERMINAIS

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MOTOR TRIFÁSICO DE 12 TERMINAIS

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A chave de partida estrela-triângulo tem por objetivo limitar a corrente de partida do motor no instante de sua partida.

É utilizada para atender às exigências das companhias fornecedoras de energia elétrica que consideram necessário o emprego de dispositivos especiais para limitar a corrente de partida, a fim de evitar perturbações no funcionamento de instalações vizinhas. Para a utilização deste sistema de partida, necessita-se observar os seguintes critérios:

vQuanto a carga- o motor deverá partir com a máquina acionada em vazio, isto é, sem carga aplicada a seu eixo. A mesma só poderá ser incrementada à máquina após o motor ter atingido aproximadamente 80 % de sua velocidade síncrona.

vQuanto a tensão da rede - deverá ser igual ao valor de tensão da ligação D do motor e não ser superior a 500V.

vQuanto ao motor - deverá atender as seguintes exigências:

1)Possuir pelo menos 6 terminais para ligação (1, 2, 3, 4, 5, 6 ou U, V, W, X, Y, Z );

2)Ter disponibilidade de ligação em dupla tensão, ou seja, 220 / 380 V, 380 / 660 V ou 440 V / 760 V. As tensões duplas deverão estar relacionadas matematicamente pelo fator trifásico

A tabela seguinte mostra quando podemos usar este tipo de partida em função da tensão da rede e das tensões de ligações dos motores a serem comandados:

Tensão da redeTensão de ligação em DTensão de ligação em Y

220 V220 V380 V 380 V380 V660 V 440 V440 V760 V

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A ligação estrela-triângulo apresenta vantagens em relação a partida direta do motor como a redução da corrente de partida para 25 a 30 % da corrente de partida direta na ligação estrela.

Se a partida fosse direta a ligação absorveria da rede 500 % da corrente nominal. Em contra partida tem-se também a potência do motor reduzida a 1/3 da nominal .

Dispositivo para partida de motor elétrico com tensão reduzida.

Seu emprego é justificado em atendimento as exigências das companhias fornecedoras de energia elétrica, a fim de evitar perturbações nas redes vizinhas devida à acentuada queda de tensão provocada pela corrente de partida.

Este sistema de partida de motores vem atender também um detalhe técnico importante que é o de permitir a partida do motor sob carga. Os terminais do motor deverão ser conectados de acordo com a tensão da rede.

A tensão na chave é reduzida através do autotransformador que possui normalmente “taps” de 65% e 80% da tensão nominal da rede. A manobra para a posição definitiva de funcionamento deve ser feita quando o motor alcançar aproximadamente 80% de sua velocidade nominal para receber tensão plena .

É obrigatória a instalação de um seccionador com fusíveis antes da chave compensadora para proteção da mesma.

A principal desvantagem deste tipo de partida para motores está no seu maior custo em função do autotransformador, além da limitação de sua freqüência de manobra, pois devem ser respeitados os números de partidas bem como sua duração para um determinado intervalo de tempo.

Outro fator negativo neste sistema de partida com chave manual é que na passagem de tensão reduzida para tensão plena, o motor é desligado. Isto faz com que se tenha um novo pico de corrente quando a tensão no motor é restabelecida.

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Dispositivo previsto para proporcionar duas ou mais velocidades a um motor através da comutação do número de pólos de seu enrolamento ou entre dois enrolamentos do mesmo.

A velocidade síncrona (ns) de um motor é definida pela velocidade de rotação do campo girante, a qual depende do número de pólos do motor (p) e da freqüência da rede (f) dada em Hertz ou ciclo por segundo. A velocidade do campo então pode ser expressa da seguinte maneira:

Assim, temos as seguintes velocidades síncronas para os valores de número de pólos abaixo representados:

Quando o motor gira numa velocidade diferente da velocidade síncrona, temos um motor assíncrono. A diferença percentual entre a velocidade do motor e a velocidade síncrona é definida como escorregamento ( S ) que pode ser calculado pela fórmula:

Número de PólosRotações Por Minuto ( síncrona ) do Motor50 Hz60 Hz 2 3000 3600

Os motores de rotor de gaiola apresentam escorregamento entre 2 a 5 %. Por exemplo, um motor com 1750 RPM ( IV pólos ) possui escorregamento de:

S(%) = ( 1800 - 1750 ) / 1800 x 100 S = 2,7 %

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Os condutores e equipamentos que fazem parte de um circuito elétrico devem ser protegidos automaticamente contra correntes de curto-circuito e contra sobrecargas de longa duração (intensidade de corrente acima do valor compatível com o aquecimento do condutor e que poderiam danificar a isolação do mesmo ou deteriorar o equipamento). Quando ocorrer um curto-circuito, o dispositivo de proteção deverá interromper a corrente antes que os efeitos térmicos e mecânicos da mesma possam tornar-se perigosos aos condutores, terminais e equipamentos.

São dispositivos de proteção com corpo de porcelana, com suficiente resistência mecânica, com extremidades metálicas interligadas internamente pelo élo fusível e imerso em areia de granulação adequada.

Finalidade: Os fusíveis tem a finalidade de proteger um circuito elétrico (equipamento, fiação) contra corrente de curto-circuito ou sobrecarga de longa duração.

Simbologia :

Tipos de segurança:

Segurança NH Segurança D

N (do alemão - Niederspannung) => baixa tensão H (do alemão - Hochleistung) => alta capacidade

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A segurança NH é composta de:

Base: material de construção à base de esteatita. Possui contatos em forma de garras prateadas pressionadas por molas.

Fusível: corpo retangular de porcelana com extremidades metálicas em forma de faca .

No interior do corpo de porcelana encontra-se o elo fusível e o elo indicador de queima, imerso em areia especial de granulometria adequada.

O fusível é formado pelo:

Elo fusível : feito de cobre, em forma de lâminas vazadas em determinados pontos a fim de redução da seção condutora;

Elo indicador de queima : constituído por um fino fio ligado em paralelo com o elo fusível.

Quando o elo fusível se funde este fio também se funde, provocando então o desprendimento da espoleta;

Areia especial: é utilizada como meio extintor do arco voltaico, evitando portanto o perigo de explosão do fusível.

O arco voltaico se desenvolve por um caminho, formado pela ionização sucessiva da parte gasosa que se interpõe entre os contatos, devido à abertura lenta dos contatos pôr onde circule uma corrente de um circuito com carga.

A segurança D é composta de:

Base: elemento de porcelana onde é conectada a entrada/saída de energia e aloja todos os componentes da segurança D.

Tampa: corpo de porcelana com um corpo metálico roscado. Serve para fixar o fusível à base.

Anel de proteção : elemento também de porcelana, num formato de anel cuja finalidade é de evitar a possibilidade de contato acidental, na hora da troca do fusível.

Parafuso de ajuste: dispositivo de porcelana com parafuso metálico que faz a união de entrada de energia elétrica para o fusível . Impede o uso de fusível de capacidade de corrente superior à indicada.

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Fusível: corpo que se assemelha ao formato de uma garrafa. Possui extremidades metálicas, em uma das quais está localizada a espoleta.

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