Apostila Eletricidade Industrial, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Baixe Apostila Eletricidade Industrial e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! A ajuda teórica e prática para o Instalador Eletricista Guia Técnico Answers for industry. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 1 30.07.10 13:53:39 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 2 30.07.10 13:53:40 3 O objetivo desta publicação é contribuir com dados precisos e exemplos práticos para a solução de quaisquer tipos ou incon- venientes que possam surgir em sua atividade. Todo o conteúdo foi elaborado tendo como base as consultas realizadas com os técnicos especialistas. Você não deve esquecer que quanto mais simples e rápido conse- guir realizar seu trabalho, maiores serão seus benefícios e os de seu cliente. Do mesmo modo, quanto melhor for a qualidade dos produtos utilizados, maior será a confi abilidade da instalação. Por meio deste manual técnico, lhe oferecemos a ajuda necessá- ria para levar adiante todos seus projetos. Desejamos que seja uma ferramenta de grande utilidade para seu trabalho, somando-se aquelas já existentes, como nosso site na Internet, Newsletter, e Simaris à sua disposição. O Manual Técnico para o Instalador Eletricista foi elaborado para facilitar o desenvolvimento de seu trabalho cotidiano. Introdução •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 3 30.07.10 13:53:40 4 A manobra de carga permite que o motor funcio- ne ou a lâmpada acenda quando for necessário. A proteção da carga é a função dos aparelhos que evita que a carga seja danifi cada quando haja alguma falha que não está relacionada a ela. A proteção do circuito é aquela que, se houver uma falta no circuito ou na carga, apesar de nossas precauções, devemos realizar para evitar que também sejam danifi cados ou destruídos os demais dispositivos que compõem o circuito. Para cada uma destas funções existem deter- minados dispositivos O controle estabelece quando e porque uma carga deve ser conectada. O comando ocorre quando a manobra das cargas é manual e devemos estabelecer um vínculo entre a instalação e os operários. Quando queremos devol- ver informação desde a instalação, devemos então recorrer a dispositivos de comando e sinalização. As tarefas mais frequentes de um Instalador Eletricista consistem em conectar circuitos de iluminação e circuitos de motores. Para garantir que as mesmas sejam desenvolvidas de maneira confi ável, é conveniente analisar as diferentes funções que as compõem, sendo todas elas importantes. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 4 30.07.10 13:53:40 5 Aparelhos de manobra tais como os contatores, partidas, inversores de freqüência, disjuntores ou seccionadores, permitem que a rede seja eletrica- mente vinculada à carga; e conduzam a corrente para a mesma permitindo seu funcionamento. Aparelhos de proteção: conforme sua forma de atuação protege as cargas contra as sobrecargas (disjuntor-motor ou relés de sobrecargas); os apa- relhos de manobra contra os efeitos de corrente de curto-circuito (fusíveis, disjuntor-motor ou disjun- tores limitadores); ou às linhas contra sobrecargas e curto-circuitos (fusíveis, disjuntores em caixa moldade e disjuntores termomagnéticos). Aparelhos de comando: são os encarregados de vincular os aparelhos de manobra e proteção à ins- talação e aos operadores da mesma. Um exemplo disso são os botões e as lâmpadas de sinalização, os terminais, os sensores, etc. Aparelhos de controle: são utilizados para realizar tarefas com sistema automático, mais ou menos complicadas, sendo seu melhor expoente os relés de tempo ou Módulos Lógicos Programáveis LOGO!. Ao mencionar os motores, faz-se referência aos motores trifásicos assíncronos com rotor de gaiola de esquilo. Excepcionalmente também serão trata- dos temas relacionados a motores monofásicos e assíncronos com rotor em curto-circuito. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 5 30.07.10 13:53:40 8 Habitualmente os motores trifásicos normalizados podem conectar-se tanto em estrela como em triân- gulo. O tipo de conexão é selecionado na placa de bornes mediante o uso de pontes de interconexão. Existem motores de tensão de 220 V que são apropriados para conexão em triângulo, para uma rede de 3x220 V e em estrela para uma de 3x380 V. Estes motores não são apropriados para uma partida do tipo estrela ou triângulo em uma rede trifásica de 3x380 V. Por outro lado, os motores de tensão 380/660 V são fabricados também para potências maiores. Estes motores são conectados à redes de 3x380 V em triângulo, e em estrela para redes de 660 V. Os motores da Siemens têm uma tolerância de tensão de 10%. Estes motores são apropriados para partidas estrela-triângulo em redes de 3x380 V de tensão nominal. Na seguinte tabela encontramos a rotação síncrona de um motor conforme seu número de pólos. Por razão de um fenômeno eletromagnético produzido no entreferro do motor, chamado escor- regamento ou deslizamento, a rotação nominal do motor nunca alcança a rotação de sincronismo. Se as conexões ao motor são organizadas, ou seja, fase um (L1) ao primeiro terminal (U1), L2 para V1 e L3 para W1, o motor girará no sentido horário (para a direita), visto desde o cabo do eixo. Para inverter o sentido de giro de um motor, basta inverter duas das conexões. Tensão nominal Para a seleção do motor também se deve conhecer a tensão da rede onde será ligado. Os enrolamentos do motor estão projetadas para funcionar com uma determinada tensão de rede, indicada em volts (V). tabela 1.1 número de pólos e rotação Motores Trifásicos de Rotor de Gaiola •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 8 30.07.10 13:53:41 9 Frequência nominal Os motores Siemens são fabricados para funcionar tanto em uma rede de 50 Hz como em uma de 60 Hz. São adequados para funcionar com conversores de freqüência, desde um valor 10% de sua freqüência nominal até valores superiores que podem alcançar mais do dobro da nominal. A freqüência máxima que um motor Siemens pode funcionar sem problemas depende de sua potência e rotação designadas. É re- comendável em cada caso consultar um especialista. Formas construtivas Normalmente são fornecidos para montagem horizontal com pés IM B3, e sob solicitação, podem ser modifi cados para vertical com ponta de eixo para baixo também com fl ange IMV1 ou horizonte IMB5. Na fi gura 1:3 são mostradas as formas construtivas mais comuns. Um motor de uma determinada forma construtiva pode ser utilizado em outras posições de montagem, embora seja muito provável que devam ser levadas em conta algumas modifi cações como substituição de rolamentos, adição de fl anges, anéis de proteção, vedações, etc. Para isso, deve-se recorrer a ofi cinas especializadas. Os motores são fornecidos com rolamentos de esfe- ras, especialmente adequados para cargas axiais, no sentido do eixo. No caso de acoplar um motor a uma máquina por meio de polias, deve ser considerado o esforço tangencial ou radial, já que estas afetam os rolamentos e podem danifi cá-los. Recomenda-se consultar o fabricante e se for necessário substituir os rolamentos por outros tipos. Algo similar ocorre quan- do se deseja que o motor funcione em sentido vertical e talvez seja necessário substituir os rolamentos por outros capazes de sustentar o peso do rotor. Os rolamentos dos motores Siemens até o tamanho 250 (motores menores que 55 kW) são pré-lubrifi - cados, não precisam ser engraxados. Aos motores maiores é necessário reengraxá-los conforme a tabela correspondente. Sobre o período de engraxamento em função da temperatura ambiente, a quantidade e o tipo de graxa deve-se verifi car a placa de lubrifi ca- ção correspondente que é colocada no motor junto com a de identifi cação. fi g 1.3 posições de montagem •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 9 30.07.10 13:53:41 10 Proteções mecânicas É necessário fazer uma análise sobre os ambientes ou locais de trabalho das máquinas em geral e dos motores em particular. Dependendo das condições do serviço e as próprias do meio ambiente, será escolhido um tipo de proteção típica para uma área determinada, e sobre a base dela será defi nido o grau de proteção dos motores e painéis a serem instalados na área. Deverão ser levados em conta os seguintes aspectos: Proteção de pessoas e contato acidental de partes sob tensão ou em movimento; Proteção contra partículas prejudiciais para o motor ou aparelhos; Proteção contra a entrada prejudicial de água para o motor ou aparelhos. As Normas ABNT defi nem os tipos de proteção caracterizando-as com duas letras, duas cifras e ocasionalmente até duas letras adicionais. Para a identifi cação de proteção por meio de carcaça ou caixa, são defi nidas as letras IP (Insulation Protection), a seguir uma primeira cifra característica (de 0 a 6) para defi nir a proteção contra contatos acidentais e a entrada de corpos sólidos, e uma segunda cifra característica (de 0 a 8) para defi nir a proteção contra a entrada de líquidos. As duas letras adicionais são opcionais, ou seja, seus alcances não estão defi nidos pela norma mas devem ser concordados pelas partes, fabricante e usuário , por exemplo M movimento sob a água W, de acordo com as condições climáticas. Cabe esclarecer que proteção contra a entrada prejudicial de água “não signifi ca nenhuma entrada de água”, a água pode entrar no motor ou aparelho sempre que não prejudique seu funcionamento normal e tenha a possibilidade de voltar a sair. Em algumas ocasiões, não coincidem as proteções solicitadas pelos usuários com as características da área de instalação. Por exemplo, ao fornecer os ter- mos, é especifi cado em geral um grau de proteção IP 65, mas em algumas áreas da instalação não é necessário este grau. Talvez nestas áreas somente seja necessário, por exemplo IP55, nelas é possível instalar então motores com um tipo de proteção de acordo somente com algo superior. Um tipo de proteção é maior em relação a outra somente quando ambos os dígitos de uma proteção forem superiores a outra. É importante levar em conta que proteção contra chuva não é o mesmo que proteção contra intem- périe. Para esta última deve-se considerar além da chuva, a infl uência do sol, já que suas radiações UV produzem a deterioração da pintura, e um aquecimento adicional ao motor. Também é impor- tante considerar a poluição, seja esta causada por pós ou gases corrosivos. Os tipos de proteção não consideram a proteção de áreas classifi cadas, de segurança aumentada ou a prova de explosão; para isso deve-se consultar um especialista. Motores Trifásicos de Rotor de Gaiola •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 10 30.07.10 13:53:41 13 Auto-avaliação O motor cuja placa característica observamos na página anterior: 1. Possui quantos pólos? 2. Qual é a potência mecânica, em cv? É capaz de acionar o eixo? 3. Qual é potência elétrica, em kW? Absorve da rede o valor nominal? 4. Qual a potência mecânica máxima, em kW e cv que pode ser fornecida em um ambiente com 40ºC ao nível do mar? 5. É adequado para ser conectado a uma rede de 3x380 V, 60 Hz por meio de uma partida estrela-triângulo? 6. Qual é sua posição de funcionamento? 7. Que tipo de fi xação possui? 8. Qual é, aproximadamente, a altura do eixo do motor em mm? 9. Resiste a uma lavagem com mangueira? Respostas na página 185 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 13 30.07.10 13:53:42 14 A proteção de circuitos de motores nos quais, por meio do serviço, podem produzir sobrecargas breves e curto-circuitos; A proteção contra curto- circuitos de dos equipamentos como contatores e disjuntores; Em redes TN e TT, os fusíveis evitam que diante de faltas sejam mantidas as tensões de contato limite nas estruturas metálicas. O campo de aplicação dos fusíveis é muito amplo e abrange desde as instalações elétricas em residências, comércios e fábricas industriais até, inclusive, em instalações de empresas geradoras ou distribuidoras de energia elétrica. Seletividade Outra função importante do fusível é a seleção do circuito com falta e a separação deste da rede para permitir que esta continue em serviço. Por regra geral, em toda instalação existem vários fusíveis conectados em série. Por meio da seletividade, é possível que diante de uma sobrecarga somente seja desligado o circuito que apresenta a falta enquanto que o resto continua funcionando. Generalidades foto 2.2 fusível nh foto 2.3 fusível neozed foto 2.1 base nh Tanto um contator como um relé de sobrecarga são equipamentos importantes e valiosos, sendo que devem ser protegidos em caso de ocorrência de falta. Por razão de sua velocidade de atuação e sua capacida- de de ruptura quase sem limites, o melhor meio para conseguir isso é o fusível, que evidentemente deve ser de qualidade, deve corresponder às normas IEC. Os fusíveis de alta capacidade de ruptura para baixa tensão protegem cabos, condutores e componentes de uma instalação de manobra e proteção de motores contra as sobrecargas e os efeitos de um curto-circuito. A primeira função dos fusíveis é proteger os cabos e condutores das correntes de sobrecarga e curto-circuito, mas também são apropriados para a proteção de equipamentos elétricos. Entre as múltiplas funções e variadas condições de serviço, cabe mencionar as seguintes: Uma elevada seletividade em redes radiais para evitar interrupções desnecessárias do serviço; A proteção de segurança “Backup” de disjuntores termomagnéticos; Fusíveis 2 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 14 30.07.10 13:53:42 15 E a Segunda letra, o objeto a ser protegido: G = Proteção de Linha - uso Geral M = Proteção de Circuitos de Motores R = Proteção de Semicondutores (ultra rápidos) L = Proteção de Linha (conforme DIN VDE) B = Proteção de Instalações Mineiras Tr = Proteção deTransformadores A oferta da Siemens abrange os seguintes tipos de serviço: gL-gG - Fusíveis Retardados - proteção de uso geral: Fusíveis NH, Diazed, Neozed, Cilindricos; aR -Fusíveis ultra-rápidos - proteção parcial de semicondutores: Fusíveis Sitor; gR - Fusíveis Combinados - proteção de uso geral e de circuitos com semicondutores: Fusíveis Sitor. Capacidade de interrupção A capacidade de interrupção é a habilidade que um dispositivo tem de proteção para interromper uma corrente de curto-circuito. Uma capacidade de interrupção nominal elevada, com volume mínimo, caracteriza os fusíveis. foto 2.7 fusível nh em curto-circuito Os fusíveis Siemens do tipo de serviço gL/gG terão seletividade entre si, quando estiverem traba- lhando com uma tensão nominal de até 380 V CA, mantenha uma relação de 1:1,25 entre os níveis das intensidades nominais da corrente. Esta característica tão favorável é obtida reduzindo para somente 5 as faixas de dispersão na carac- terística tempo – intensidade da corrente. Aqui, a Norma aceita uma relação de 1:1,6, ou seja, que os fusíveis da Siemens superam amplamente estas especifi cações. Deste modo, poderão ser reduzidas as seções dos condutores porque são diminuídas as intensidades nominais das correntes. Tipos de serviço De acordo com sua função, os fusíveis são divididos em tipos de serviço, que são identifi cados com duas letras. A primeira indica o tipo de funcionamento: a = Fusível Limitador de Corrente, atuando somente na proteção de curto-circuito, não são providos do ponto central g = Fusível Limitador de Corrente, atuando tanto na presença de curto-circuito como na de sobrecarga •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 15 30.07.10 13:53:42 18 Os disjuntores termomagnéticos Siemens são utiliza- dos para proteger, contra os efeitos de sobrecar- gas e curto-circuitos, os cabos e condutores que compõem uma rede de distribuição de energia elétrica. Desta forma, também assumem a proteção contra tensões de contato perigosas originadas por defeitos de isolamento, conforme a Norma NBR 5410. Os disjuntores termomagnéticos atendem à Norma NBR NM 60898, que constitui a base para seu dese- nho, fabricação e suas certifi cações. A Norma NBR NM 60898 refere-se a disjuntores especialmente projetados para serem manipulados por usuários leigos, ou seja, para uso por pessoas não qualifi cadas em eletricidade e para não sofrerem manutenção (normalmente instalações residenciais ou similares). Esta é a diferença fundamental em relação a outros dispositivos, que atendem a outras normas, que prestam especial atenção às instalações e equipamentos, considerando que os operadores serão pessoas especializadas. Por isso, os disjuntores termomagnéticos não permitem o ajuste de nenhuma das proteções para evitar que pessoal não especializado tome decisões equivocadas. Por possuírem os ajustes fi xos, reco- mendamos que para proteção de motores, sejam utilizados disjuntores motor ou outros tipos de proteção. Generalidades Disjuntores Termomagnéticos foto 3.1 monopolar 5sx1 foto 3.3 tripolar 5sx1 foto 3.2 bipolar 5sx1 foto 3.4 tetrapolar 5sx1 Disjuntores Termomagnéticos 3 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 18 30.07.10 13:53:43 19 Características Diferentes curvas de atuação conforme a carga A, B, C ou D; Diversas linhas com possibilidade de atender a rigorosos projetos de seletividade; Elevada capacidade de interrupção de até 25 kA, conforme o modelo, de acordo com o NBR NM 60898 / 220 VCA; Excelente seletividade e elevada limitação da corrente de curto-circuito; Fácil montagem sobre trilho de montagem rápido conforme DIN EN 50 022 de 35 mm; Terminais de segurança que impedem o contato acidental com dedos, palma e dorso da mão de acordo com o VDE 0106, parte 100; Agilidade na instalação da fi ação graças a aber- turas de terminais cônicas, fácil introdução de cabos; Terminais combinados que permitem conectar cabo ou barras coletoras de alimentação; Características de seccionador para o disjuntor 5SP4 conforme DIN VDE 0660. Princípio de funcionamento Os disjuntores termomagnéticos dispõem de um disparador térmico com atraso (bimetal), depen- dente de sua característica de intensidade tempo, que reage diante de sobrecargas moderadas, e um disparador eletromagnético que reage sem atraso diante de elevadas sobrecargas e curto-circuitos. Os materiais especiais utilizados em sua construção garantem uma longa vida útil de, em média, 20.000 manobras mecânicas e uma elevada segu- rança contra soldagens dos contatos. Graças à alta velocidade de atuação dos contatos diante de uma corrente de falta, ao projeto que garante a maior distância entre contatos, e a uma rápida extinção do arco na câmara de extinção, a intensidade da corrente de curto-circuito se torna limitada com os disjuntores termomagnéticos da Siemens. Assim, é garantida uma excelente proteção de back-up quando solicitada e seletivi- dade quanto aos demais dispositivos de proteção conectados à montante. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 19 30.07.10 13:53:43 20 Curvas características A função dos disjuntores termomagnéticos é a proteção dos condutores contra sobrecargas térmi- cas ou curto-circuitos. É por isso que as curvas de disparo dos disjuntores se adaptam às curvas dos condutores. Na representação da Figura 3.1, são coordenados os valores de referência dos condutores com os disjuntores termomagnéticos. Na Norma NBR NM 60898, são defi nidas as características, curvas B, C e D. Deve-se cumprir para uma boa seleção, a seguinte fórmula: IB < In < IZ e além disso, que I2 < 1,45xIZ. Onde: fi g 3.1 coordenação dos valores de referência de cabos e dijuntores termomagnéticos IB = Corrente de projeto do circuito. ln = Corrente nominal do disjuntor termomagné- tico, nas condições previstas na instalação. lz = Capacidade de condução de corrente dos condutores, nas condições previstas para sua instalação. 1,45xlz = Corrente de sobrecarga máxima permitida, para uma condição de temperatura excedida, sem que haja o comprometimento do isolante dos condutores. l1 = Corrente convencional de não atuação na sobrecarga. I2 = Corrente convencional de atuação na sobre- carga. I3 = Limite de tolerância do disparador. I4 = Corrente convencional de não atuação no curto-circuito. I5 = Corrente convencional de atuação no curto- circuito. 3 Disjuntores Termomagnéticos •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 20 30.07.10 13:53:43 23 tabela 3.1 tabela para escolha de disjuntor x cabo •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 23 30.07.10 13:53:44 24 Existem aplicações onde é mais importante a conti- nuidade do serviço que a proteção dos condutores, por exemplo, em redes de esquema IT de salas cirúr- gicas ou na alimentação de bombas contra incêndio ou bomba de esvaziamento nestes casos é possível utilizar disjuntores somente magnéticos ou fusíveis. O condutor fi ca desprotegido (sem relé térmico), mas existe seletividade diante de curto-circuitos. Capacidade de interrupção É defi nida como capacidade de curto-circuito nominal “lcn”, o valor da capacidade de interrup- ção máxima em curto-circuito do disjuntor. Os disjuntores termomagnéticos devem satisfazer requerimentos especiais no que se refere à capaci- dade de interrupção. Os valores estão padronizados e são determinados de acordo com as condições de teste estritamente especifi cadas na Norma NBR NM 60898. Os valores especifi cados são 3, 4, 5, 6 e 10 kA. Para outras capacidades de interrupção, tensões ou condições de teste diferentes podem ser indica- dos valores que inclusive superam os determinados pela NBR NN 60898, nesse caso poderá ser men- cionada a Norma NBR IEC 60947-2 de disjuntores industriais, menos exigente em suas especifi cações. Seletividade Em geral, as redes de distribuição de energia têm uma disposição radial. Em cada redução de seção deve ser instalada uma proteção contra superinten- sidades. Desta forma, é obtido um escalonamento em série, organizado pelas intensidades nominais das correntes de cada rede. Este escalonamento em série organizado deve ser seletivo. tabela 3.2 capacidade de interrupção 3 Disjuntores Termomagnéticos •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 24 30.07.10 13:53:44 25 Seletividade signifi ca que em caso de uma falta somente desligará o elemento de proteção mais próximo, no sentido da corrente, para o ponto da falha. Desta forma, os demais circuitos conectados em paralelo continuarão fornecendo energia. Em resumo, no esquema da fi gura 3.6, diante de uma falha no circuito 4, será ativado o disjuntor Q6, permanecendo em serviço os disjuntores Q1 e Q3, fornecendo assim energia os circuitos 1, 2, 3 e 5. O limite da seletividade dos disjuntores termomag- néticos depende principalmente da limitação de corrente e das características de disparo do disjun- tor, bem como do valor da energia de passagem l2t do elemento a montante. Portanto, para disjuntores termomagnéticos com diferentes curvas características e capacidades de interrupção são obtidos diferentes limites de seletividade. Nas tabelas seguintes é formada, em kA, a inten- sidade limite de seletividade permitida da suposta corrente de curto-circuito à jusante do disjuntor em um circuito, isso dependendo do disjuntor termomagnético a jusante referido a diferentes elementos de proteção a montante. Os valores informados referem-se às condições de ensaio muito desfavoráveis. Na prática poderão ser obtidos valores mais favoráveis. fi g 3.6 seletividade radial •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 25 30.07.10 13:53:44 28 Proteção de segurança ou Backup Caso não se conheça a intensidade máxima da corrente de curto-circuito no local de montagem do disjuntor termomagnético, ou que a mesma exceda à capacidade de interrupção do disjuntor, deve ser instalado à montante um elemento adicional que ofereça proteção de segurança “backup”, para evitar que essa exigência excessiva deteriore o disjuntor termomagnético. Em geral, são utilizados fusíveis para esta função, mas dentro de certos limites também podem oferecer back-up com outros disjuntores termo- magnéticos. Na tabela seguinte são formadas as correntes de curto-circuito, em kA, para as quais pode ser garan- tida uma proteção de segurança (Backup), com o uso de fusíveis de alta capacidade de interrupção conforme IEC 60269. tabela 3.7 valores limites de seletividade entre disjuntores termomagnéticos 5sx2 e 5sp4 tabela 3.8 valores limites de seletividade entre disjuntores termomagnéticos 5sx2 e fusíveis expressos em kA 3 Disjuntores Termomagnéticos •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 28 30.07.10 13:53:47 29 Manobra de circuitos de iluminação A conexão de lâmpadas é um caso muito particular pelo comportamento das mesmas quando estão acesas. As lâmpadas incandescentes apresentam uma elevada corrente inicial (até 15 vezes mais que a nominal), mas somente por um breve instante. São classifi cadas conforme a categoria de serviço AC 5b que indica uma corrente levemente inferior àquela nominal. Deve ser considerado que um dis- juntor termomagnético de característica C produz seu disparo instantâneo em um valor máximo de dez vezes mais que a corrente nominal. Por isso, na prática não é conveniente superar 60 % do valor nominal quando são ligadas lâmpadas incandes- centes. Deve ser levado em consideração o valor da corrente nominal do disjuntor ao selecionar a seção do condutor. Em lâmpadas de descarga, o valor da corrente de inserção é consideravelmente menor, mas muito mais prolongada. São classifi cadas conforme a categoria de serviço CA 5a quando se trata de lâm- padas com compensação por meio de capacitores, a conexão destas exige adicionalmente para os contatos do disjuntor uma classifi cação conforme a categoria de serviço CA 6b. Recomenda-se escolher o disjuntor termomagnético, e na pior das hipóte- ses, a tabela facilitará a seleção do mesmo. tabela 3.9 valores limites de cópia de segurança entre disjuntores termomagnéticos 5sx2 e disjuntores 3vl27 expressos em kA •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 29 30.07.10 13:53:47 30 Manobra de circuitos de corrente contínua Todos os disjuntores termomagnéticos da Siemens são adequados para serem utilizados em circuitos de corrente contínua, monopolares de até 60 V CC e bipolares até 125 V CC. Para tensões maiores, devem ser utilizados disjun- tores termomagnéticos da execução especial 5SX5 ou 5SY5. Estes se diferenciam dos disjuntores- padrão porque possuem ímãs permanentes nas câmaras de extinção para apoiar a extinção do arco. Por este motivo, considerando a diferença dos demais, é indicada uma polaridade que deve ser respeitada indefectivelmente. A tensão mínima de acionamento é de 24 VCC para tensões menores não é possível garantir o fechamento do contato já que a poluição ambiental pode formar películas isolantes que impeçam sua vinculação galvânica. tabela 3.10 quantidade de lâmpadas para serem acionadas por um disjuntor termomagnético monopolar 3 Disjuntores Termomagnéticos •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 30 30.07.10 13:53:47 33 que simula uma falha, verifi cando todo o mecanismo. O botão de teste deverá ser acionado periodica- mente, por exemplo, a cada seis meses. Projeto Os dispositivos DR Siemens pertencem à última geração com seu projeto modular padronizado. Sua forma construtiva, especialmente reduzida, de 55 mm entre a borda superior do perfi l de fi xação e a borda superior do diferencial, e uma altura de 90 mm, os torna apropriados para serem mon- tados juntos com disjuntores termomagnéticos em quadros de distribuição, sendo embutidos ou posi- cionados em garras de muito pouca profundidade. Os terminais estão totalmente protegidos para evitar o contato acidental e são adequados para a utilização de condutores sem terminais. Muitos Dispositivos DR do mercado utilizam graxa como lubrifi cante para o circuito de disparo. Mas está demonstrado que o uso desses lubrifi cantes nesses dispositivos pode ocasionar um mal funcio- namento do dispositivo DR. Como líder tecnológi- co, a Siemens fabrica há mais de 30 anos disposi- tivos DR sem graxa nem óleos, proporcionando mais segurança e vida útil dos seus produtos. foto 4.2 dispositivo dr tetrapolar foto 4.1 dispositivo dr bipolar Características Atuação em forma independente da tensão da rede, ou seja, segurança intrínseca. A interrupção do condutor neutro ou a falta de alguma das fases em um sistema de distribuição trifásico não afetam o correto funcionamento do dispositivo DR nos casos de correntes de fuga à terra. Contatos totalmente não-soldáveis, o que garante uma segura abertura dos contatos em todas as situações de serviço. Se uma corrente de falha su- perar a capacidade de interrupção do dispositivo DR, é interrompida a via de corrente sem permitir a soldagem do contato envolvido. Por sua construção, a sensibilidade do dispositivo DR aumenta à medida que avança seu desgaste. Chega ao fi nal de sua vida útil quando o disposi- tivo DR já não permite ser fechado. A alavanca do dispositivo DR é do tipo de dispara- dor livre. Isto signifi ca que o dispositivo DR atuará por falha, ainda com a alavanca de acionamento travada por fora. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 33 30.07.10 13:53:48 34 Fixação Simples e rápida sobre trilho padronizado conforme DIN EN 50 022 de 35 mm. Os dispositivos DR Siemens podem ser monta- dos em qualquer posição. Limites de desprendimento Conforme a norma IEC 60 479, existe uma relação entre a freqüência e a corrente sob a qual um indiví- duo é incapaz de atuar por si só para separar-se do ponto de aplicação da corrente. As curvas anteriores nos demonstram que as correntes das redes de distribuição industriais de 50 Hz são as mais perigosas, e que correntes muito baixas são rece- bidas com dor e são perigosas para as pessoas. Somen- te dispositivos que funcionam de forma efi caz e rápida podem garantir a segurança das pessoas afetadas. Sensibilidade Os dispositivos DR são oferecidos em intensidades de fuga nominais de 10 mA, 30mA e 300 mA. De acordo com a norma IEC 60 479, que divide os efeitos da corrente que circula no corpo humano em quatro áreas, observamos que a proteção da vida hu- mana se consegue com a utilização de dispositivos DR com uma sensibilidade menor ou igual a 30 mA. Os dispositivos DR de 100, 300 e 500 mA somente são aplicáveis para a proteção contra incêndios. É possível aumentar a sensibilidade de um dispo- sitivo DR tetrapolar, utilizando-o como bipolar, passando duas vezes a corrente por ele. Sua corrente de fuga será então de 15 mA. Uma maior sensibilidade ou a aplicação de dispositivos DR em circuitos de grande intensidade de corrente podem causar desligamentos por correntes de perda operacionais, como as produzidas por harmônicas de tensão ou ativação de operação de disjuntores de grandes portes. Para proteger circuitos maiores a 125 A e até 400 A contra correntes de fuga, pode-se recorrer a disjuntores compactos SENTRON 3VL. fi g 4.2 limite de desprendimento conforme iec 60 479 podem ser separados. curva 3 – 0,5% das pessoas. curva 2 – 50% das pessoas. curva 1 – 99,5% das pessoas 4 Dispositivo Diferencial Residual (DR) •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 34 30.07.10 13:53:52 35 Tipos de corrente Os dispositivos DR habituais que estão projetados para funcionar somente com corrente alternada são do tipo AC. Por razão do uso de aparelhos eletrodomésticos ou industriais com componentes eletrônicos, em casos de falhas de isolamento, podem circular correntes não senoidais também perigosas. Para isso, foram fabricados os disjuntores do tipo A capazes de dispa- rar tanto com correntes de fuga alternadas senoidais como com correntes contínuas pulsantes. Existem, além disso, dispositivos DR que podem funcionar com correntes contínuas puras que são os do tipo B. fi g 4.3 faixas de intensidade de corrente conforme iec 60 479 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 35 30.07.10 13:53:52 38 4 Dispositivo Diferencial Residual (DR) Como detectar uma falha de isolamento •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 38 30.07.10 13:53:53 39 Algumas perguntas frequentes Por que o dispositivo DR não foi ativado se eu senti o choque elétrico? De acordo com a Norma NBR NM 61008-1 o dispositivo DR deve atuar entre a metade e o valor nominal da corrente de fuga nominal. Para um dispositivo DR habitual de 30 mA, isto signifi ca que deve ser ativado entre 15 e 30 mA (veja Figura 4.3). A Siemens ajusta seus dispositivos DR em 22 mA. Conforme a mencionada Figura 4.3, o valor de 15 mA já está dentro da área AC-2 que já “se sente”, e inclusive alcan- ça a área AC-3 de “dor”. Pode ser invertida a alimentação de um dispositivo DR? Sim. O dispositivo DR pode ser alimentado tanto desde os terminais superiores quanto desde os terminais inferiores. Por que o dispositivo DR não foi ativado se eu senti o choque elétrico? De acordo com a Norma NBR NM 61008-1 o dispositivo DR deve atuar entre a metade e o valor nominal da corrente de fuga nominal. Para um dispositivo DR habitual de 30 mA, isto signifi ca que deve ser ativado entre 15 e 30 mA (veja Figura 4.3). A Siemens ajusta seus dispositivos DR em 22 mA. Conforme a mencionada Figura 4.3, o valor de 15 mA já está dentro da área 2 que já “se sente”, e inclusive alcança a área 3 de “dor”. Pode ser invertida a alimentação de um dispositivo DR? Sim. O dispositivo DR pode ser alimentado tanto desde os terminais superiores quanto desde os terminais inferiores. Podem ser invertidas as conexões de um dispositivo DR? Sim. Um dispositivo DR não distingue neutro de fase ou as diferentes fases entre si. A numeração de termi- nais é feita conforme uma organização dos terminais, mas não é funcional. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 39 30.07.10 13:53:53 40 Pode ser utilizado um dispositivo DR tetrapolar em um circuito monofásico? Sim. Mas deve ser levado em conta que é necessário ligar cabos ao contato do neutro para que o botão de teste possa funcionar. Pode ser prescindida a conexão de aterramento dos equipamentos? Por força de NBR 5410, não. O dispositivo DR é uma proteção complementar à conexão de aterramento. Desta maneira, o dispositivo DR desligará a carga antes que alguma pessoa sofra a desagradável experiência de sofrer um choque elétrico, porém se não existir o condutor de terra - PE o dispositivo DR funcíonario. Um dispositivo DR bipolar pode ser utilizado em um circuito de comando 24 VCA? Uma tensão de 24 VCA não pode fazer circular, por uma pessoa, uma corrente de fuga que produza o disparo do dispositivo DR. Para propósitos práticos, somente seria útil para proteger a instalação contra incêndios. Um dispositivo DR pode ser utilizado em um circuito de corrente contínua? O dispositivo DR de execução convencional pode ser utilizado em qualquer circuito de corrente alternada. Mas, por ter um transformador, não é adequado para corrente contínua ou alternada, sendo que para estes casos é necessário recorrer a execuções especiais. Um dispositivo DR pode ser utilizado em um circuito de alimentação de computador? Sim. Estes devem ser instantâneos para preservar a segurança das pessoas. Mas devem ser levadas em consideração as perdas produzidas pelas freqüências harmônicas por razão das fontes comutadas que podem ativar o dispositivo DR. Isto deve ser realizado com um bom critério de divisão de circuitos para permitir uma adequada prestação de serviço. 4 Dispositivo Diferencial Residual (DR) •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 40 30.07.10 13:53:53 43 O conceito universal de proteção contra sobretensões transitórias Geladeiras Freezers Microondas Fogões elétricos Aparelhos telefônicos Lazer e passatempo Aparelhos de televisão Amplifi cadores de antena Aparelhos de vídeo Reprodutores de DVD Equipamentos de alta fi delidade (Hi-Fi) Computadores Aparelhos de som Equipamentos de rádio Levando em conta o valor total dos bens a serem protegidos, a instalação dos dispositivos de proteção adequados quase sempre vale a pena, inclusive quando se trata de evitar um só caso de destruição de um sistema ou aparelho eletro-eletrônico. Por outro lado, se os parâmetros de potência não forem excedidos, os aparelhos de proteção contra sobre- tensões atuam em inúmeras ocasiões, e por isso, oferecem um benefício muito maior para o usuário. As sobretensões transitórias ocorrem por causa de descargas de raios, operações de manobra em circuitos elétricos e descargas eletrostáticas. Sem as medidas de proteção adequadas em forma de pára-raios e de dispositivos de proteção contra surtos, nem sequer um robusto sistema de alimentação de baixa tensão de um edifício ou de uma fábrica industrial é capaz de resistir a energia de uma descarga atmosférica. As sobreten- sões são muito curtas e têm uma duração de milionési- mos de segundo. Não obstante, as tensões costumam apresentar níveis muito elevados e, portanto, são ca- pazes de destruir os circuitos impressos de um sistema. Embora um aparelho elétrico ou eletrônico cumpra os critérios do ensaio de resistência à tensões conforme o IEC 61000-4-5, esse aparelho não é necessariamente capaz de resistir de maneira indestrutível a todos os efeitos ambientais com referência à compatibilidade eletromagnética (EMC). Para evitar que as sobreten- sões destruam os equipamentos elétricos é preciso proteger todas as interfaces que estejam expostas a estes riscos, tais como as entradas de sinais e os componentes da alimentação de energia elétrica, com dispositivos de proteção contra sobretensões. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 43 30.07.10 13:53:53 44 5 Dispositivos de Proteção contra Surtos - DPS Conforme o caso de aplicação, os componentes como os dispositivos de proteção contra surtos a base de gás, deverão ser instalados de forma indivi- dual ou combinada no circuito de proteção, já que os componentes se distinguem por suas caracterís- ticas de descarga e por seus limites. A atual sociedade industrial está sustentada por potentes sistemas de informação. Qualquer avaria ou falha em tais sistemas pode resultar em graves consequências e inclusive provocar a falência de uma empresa industrial ou de prestações de servi- ços. Estas falhas podem ocorrer por causas muito diversas, com as infl uências eletromagnéticas como fator de suma importância. gráfi co 17.1 Danos ocasionados por sobretensões As sobretensões têm um alto risco de causar danos ou destruir sistemas elétricos e eletrônicos. Nos últimos anos foi observado um notável aumento da freqüência de sinistros e do valor total dos danos e prejuízos. As estatísticas das empresas seguradoras refl etem essa tendência de maneira clara e precisa. E com freqüência, os danos e as destruições dos aparelhos costumam ocorrer justamente quando os usuários não podem prescindir da disponibilidade permanente destes aparelhos. Além dos gastos de reposição ou reparos, surgem custos adicionais por razão dos tempos de parada dos componentes afetados ou por perda de software e dados. Em geral, os danos se manifestam em for- ma de cabos destruídos, aparelhos de manobra da- nifi cados, e inclusive podem chegar a alcançar níveis de sinistro tão sérios como a destruição mecânica evidente da instalação elétrica de um edifício. Estes danos podem ser evitados com a ajuda de pára-raios e de dispositivos de proteção contra surtos. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 44 30.07.10 13:53:53 45 Causas das sobretensões transitórias As sobretensões ocorrem em duas categorias classifi - cadas por causa: LEMP (Lightning Electromagnetic Pulse) – sobretensões provocadas por infl uências ato- mosféricas (por exemplo, quedas de raios diretas, campos eletromagnéticos de descarga). SEMP (Switching Electromagnetic Pulse) – sobretensões provocadas por operações de ma- nobra (por exemplo: desconexão de curto-circuitos, manobras de cargas em serviço). As sobretensões diretas que se apresentam por conse- quência de uma tempestade têm sua causa em uma descarga direta-próxima ou na descarga distante de um raio (fi gura 5.1). As descargas diretas ou próximas são quedas de raios no sistema de pára-raios de um edifício, em suas imediações ou nos sistemas que conduzem a eletrici- dade para um edifício (por exemplo, alimentação de baixa tensão, linhas de sinal e de comando). Por razão de sua amplitude e da energia que transportam, as correntes de descarga e as tensões de descarga constituem uma especial ameaça para o sistema a ser protegido. Em caso de uma queda direta ou próxima do raio, as sobretensões (como mostra a fi gura 5.1), são forma- das pela queda de tensão da resistência de descarga contra o fi o terra e o aumento do potencial provocado do edifício com referência ao ambiente afastado. Isso constitui a carga mais intensa a qual podem estar expostos os sistemas elétricos de um edifício. Os parâmetros típicos da corrente de descarga t em circulação (valor de pico) velocidade de aumento da intensidade, conteúdo da carga, energia específi ca, podem ser expostos na forma da onda de descarga de 10-350 s (veja a ilustração Exemplos de intensidades de choque de ensaio), e estão defi nidos nas normas internacionais, européias e nacionais, como intensi- dade de ensaio para componentes e aparelhos para a proteção em caso de descargas diretas. Além da queda de tensão na resistência de descar- ga contra o fi o terra, são geradas sobretensões no sistema elétrico do edifício e nos sistemas e aparelhos conectados, por razão do efeito de indução do campo eletromagnético de descarga (Caso 1b da fi gura 5.3). A energia destas sobretensões induzidas e as conse- qüentes correntes de impulsos são muito menores que a da corrente de descarga com uma onda de superintensidade de 8-20 s. Portanto, os componentes e aparelhos que não te- nham que conduzir as intensidades procedentes de quedas de raios diretas são verifi cados com corrente de descarga de 8-20 s. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 45 30.07.10 13:53:54 48 5 Dispositivos de Proteção contra Surtos - DPS De acordo com as exigências e as cargas que estejam expostas em seu local de instalação, os de proteção contra sobretensões estão classifi cados em pára-raios, dispositivos de proteção contra surtos e combinações de DPSs. As exigências mais rigorosas quanto à capacidade de descarga devem ser cumpridas pelos pára-raios e pelas combinações de dispositivos de proteção contra surtos que tenham que realizar a função de transição da área de proteção LPZ 0A a LPZ 1 ou de LPZ 0A a LPZ 2. Estes DPS’s devem estar em condi- ções de conduzir as correntes parciais de descarga om forma de onda 10-350µ várias vezes de forma indestrutível, para evitar que as correntes parciais Dados gerais de descarga entrem no sistema elétrico de um edifí- cio. Na área de transição da área de proteção LPZ 0B a LPZ 1 ou na área de transição do pára-raios disposto a seguir nas áreas de proteção LPZ 1 a LPZ 2 e superior, são utilizados dispositivos de proteção contra surtos para proteger contra sobretensões. Sua função consiste em seguir atenuando o nível residual das etapas de proteção antepostas e de limitar as sobretensões, independentemente se sua origem se deve a uma indução ao sistema ou se foram geradas no próprio sistema. As medidas de proteção especifi cadas contra raios e sobretensões nas áreas limite das zonas de prote- ção contra raios valem tanto para o sistema de ges- tão energética como o de informação. O total das medidas especifi cadas no modelo de áreas de pro- teção contra raios que correspondem às exigências EMC proporciona uma disponibilidade permanente do sistema com infra-estrutura moderna. tabela 17.2 defi nição das áreas de proteção contra raios •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 48 30.07.10 13:53:54 49 fi g 5.1 causas das sobretensões por descargas de raios •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 49 30.07.10 13:53:54 50 fi g 5.2 modelos de áreas de proteção contra raios direcionados pelos critérios cem 5 Dispositivos de Proteção contra Surtos - DPS •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 50 30.07.10 13:53:54 53 Auto-avaliação 1. Quando é necessário instalar um dispositivo de proteção contra surtos - DPS? A que norma corresponde a classe de exigência Classe 1, 2 e 3? 3. Um DPS com uma forma de onda 10-350 s pode ser substituída por um com uma forma de onda 8-20 s – verdadeiro ou falso? Por quê? 4. Entre que áreas de proteção contra raios (LPZ) devem ser utilizados DPSs Classe 1 com forma de onda 10-350 s? 5. Se cair um raio a uma distância de 1 km, podem ser induzidas as sobreten- sões na rede? Respostas na página 186 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 53 30.07.10 13:53:55 54 Generalidades O contator é o dispositivo de manobra mais utiliza- do na indústria e nas instalações elétricas prediais, sejam elas públicas ou privadas. É um dispositivo de manobra que permite a partida direta de moto- res assíncronos trifásicos, suportando uma corren- te de partida várias vezes maior que a designada (7,2 vezes maior) conforme as normas IEC 947. Mas a particularidade do contator é a originalidade de suas manobras. Trata-se de um eletroímã que aciona um porta-contatos. Temos assim um dispositivo de acionamentos com as características de um relé com o qual podemos realizar tarefas de automação, controle remoto e proteção de algo que os aparelhos de coman- do manuais não têm capacidade de fazer. Um contator de alta qualidade é um aparelho ágil, com uma longa vida útil e uma capacidade de manobra muito elevada. O eletroímã é composto de duas partes: o sistema magnético ou núcleo (parte móvel e parte fi xa) e a bobina. Como mostra a fi gura 6.1, a tensão de acionamento do contator é conectada à bobina, formando o denominado circuito de comando. Este circuito também é composto por botões de partida, de parada, de sinalização, etc. Os contatos de manobra do contator são chamados contatos principais e realizam as tarefas de fecha- mento ou abertura do circuito e estão inseridos no porta-contatos, que é movido pela bobina. Os contatos principais são a parte mais delicada do contator, estão construídos com ligas de prata muito especiais. Desta forma, garante-se não somente uma manobra efetiva, mas também, uma vida útil muito elevada e evita-se que os contatos A tensão da bobina deve ser escolhida conforme a tensão disponível no local de montagem e para os requerimentos de desenho do projeto. foto 6.1 contatores tripolares da família sirius Contatores Tripolares 6 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 54 30.07.10 13:53:55 55 A1 A2 14 13 21 1,3,5 22 2,4,5 fi g. 6.1 funcionamento de um contator 1 – peça fi xa do núcleo 2 – peça móvel do núcleo 3 – bobina de acionamento 4 – porta-contatos 5 – contato principal fi xo 6 – contato principal móvel 7 – câmara de extinção 8 – contato auxiliar NA 9 – contato auxiliar NF grudem ou se destruam durante seu funcionamen- to normal. Quando os contatos não são os adequados (por exemplo cópias ou falsifi cações), podem destruir o contator seja porque levam à trava do núcleo, queima dos terminais, da câmara de extinção, etc. Os contatores principais SIRIUS foram projetados para manobrar motores conforme a categoria de serviço AC-3: Podem ser utilizados para outras funções como, por exemplo, manobra de resistên- cias para fornos (AC-1), condensadores (AC-6b), lâmpadas de descarga gasosa (AC-5a), motores em corrente contínua (DC-3), etc. Os contatores SIRIUS até 25 A de corrente nominal (11 kW, 15 HP) não requerem câmara de extinção. Para correntes maiores é difícil manipular o arco de desconexão, por isso, para apoiar a função dos conta- tos principais, os contatores têm uma câmara de extin- ção, que é tão complexa quanto maior for o contator. A câmara de extinção é um auxiliar muito importante dos contatos, por esta razão, a cada substituição de contatos deve-se trocar a câmara de extinção. Como os contatores pequenos não a possuem, não é permitida a substituição de contatos principais. Outro elemento que constitui o contator são os contatos auxiliares que, também por estarem sujeitos ao porta-contatos, se movem quando a bobina do contator é acionada. •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 55 30.07.10 13:53:56 58 os danos causados nos isolantes por falha não podem ser consertados. Câmara de extinção Como visto anteriormente, os contatores SIRIUS a partir do tamanho S2 (32A) de corrente nominal são equipados de câmaras de extinção. Para manter as características isolantes do contator e que este seja capaz de suportar um acionamento de desco- nexão exigente, é imprescindível trocar a câmara de extinção em cada substituição de contatos. Nunca polir ou limpar uma câmara de extinção com abrasivos. Nas tabelas 5 e 6 são indicadas as proteções termomagnéticas e o tipo de curva para a proteção de contatores conforme o tamanho e nível de curto-circuito. Contatos auxiliares Nos contatores SIRIUS tamanho S00, os contatos incorporados não podem ser consertados (veja contatos principais nos tamanhos maiores). Os contatos auxiliares estão formados por blocos, e em caso de falhas podem ser substituídos por novos. Os contatos auxiliares são protegidos contra curto-circuitos por meio de um fusível (6 A) ou um minidisjuntor termo-magnético curva C de 6 A. tabela 6.3 resumo de seleção de contatores principais sirius Contatores Tripolares6 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 58 30.07.10 13:53:57 59 Auto-avaliação 1. A corrente nominal de um contator está especifi cada na categoria de serviço AC-1, AC-3, AC-4 ou AC-6b? 2. Os valores nominais de um contator estão defi nidos para 3. Devo substituir os contatos do contator, porque: 4. Depois de substituir um jogo de contatos, convém trocar a câmara de extinção? 5. Posso colocar a quantidade de contatos auxiliares que necessito – verdadeiro ou falso? 6. Os aparelhos SIRIUS são seguros contra contato acidental, ou seja: 7. A arruela do terminal deve apertar o isolamento do cabo – verdadeiro ou falso? 8. O contator tem maior vida útil que o disjuntor – verdadeiro ou falso? 9. A vida útil elétrica dos contatores depende da corrente de desconexão – verdadeiro ou falso? 10. Os contatores devem ser montados sobre uma superfície vertical – verdadeiro ou falso? Respostas na página 186 Tensão de rede nominal Tensão de acionamento nominal 20 Tensão de acionamento nominal 10 Tempos de partida do motor até 10s ... com os dedos? ... com a palma ou o dorso da mão? ... com uma chave de fenda? ... apresentam sujeira em sua superfície? ... podem ser observadas gotas de material? ... pode ser visto o material do porta-contato? Corrente de partida até 7,2 x le Corrente de partida até 1000 m:s:n:m: Temperatura ambiente máxima de 55 ºC •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 59 30.07.10 13:53:57 60 Generalidades O contator é o aparelho encarregado de manobrar o motor e o relé de sobrecarga é o encarregado de protegê-lo. É um método indireto de proteção, já que faz a medição da corrente que o motor está utilizando da rede e supõe sobre a base dela um determinado estado de aquecimento das bobinas do motor. Se a corrente do motor protegido ultrapassa os valores admitidos, o conjunto de detecção do relé de sobrecarga aciona um contato auxiliar, que des- conecta a bobina do contator, separando da rede o equipamento consumidor com sobrecarga. O sistema de detecção pode ser térmico, com base em elementos bimetálicos, como é o caso dos relés SIRIUS 3RU11, ou eletrônico, por exemplo, como os relés de sobrecarga SIRIUS 3RB20, 3RB21 e 3RB22. O relé de sobrecarga é um excelente meio de prote- ção, mas tem o inconveniente de não proteger o mo- tor quando a sobretemperatura deste é produzida por causas alheias à corrente que está sendo utilizada da rede. É, por exemplo, o caso de falta de refrigeração em ambientes muito quentes como salas de caldeiras, falta de água em bombas submergidas, ou tubulação tampada com ventilação forçada. Nesses casos, recomenda-se o uso de sensores PTC no enrolamento do motor, capazes de medir exatamente a temperatu- ra interna do mesmo. Um caso muito particular é o de falta de fase, que produz um aquecimento do motor por perdas no ferro e não pelas perdas nas bobinas. Dado que há um aumento da corrente con- sumida, esta faz ativar o relé de sobrecarga. O relé de sobrecarga térmico 3RU11 dispõe de um engenhoso dispositivo de válvula dupla que permite aumentar a sensibilidade do relé quando falta uma fase. Desta maneira, conseguimos reduzir para a metade os tempos de atuação e também proteger o motor no caso de falta de fase. foto 7.1 relé de sobrecarga térmico 3ru11 foto 7.2 relé de sobrecarga eletrônico 3rb20 Relés de Sobrecarga 7 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 60 30.07.10 13:53:57 63 Quando o motor é acionado por meio de botões, de qualquer forma deve ser colocado em funcionamento novamente pressionando o botão de rearme. Neste caso, é prático que o relé volte sozinho (automatica- mente) à sua posição de ligado. Ambas as opções de rearme estão previstas nos relés de sobrecarga SIRIUS. Um botão azul “Reset” permite ser colocado em posição automática “A” ou em posição manual “H” ou “M”. O mesmo botão azul “Reset” permite o retorno do contato se for escolhida posição manual “H” ou “M”. Um detalhe de segurança em caso de falha: estando ainda o botão azul pressionado ou travado, o dispa- ro é produzido de todos os modos (disparo livre). Botão de parada O botão vermelho “Stop” permite acionar o contato normalmente fechado e assim testar se o conjunto está perfeitamente conectado aos cabos. Além dis- so, pode ser utilizado como botão de desconexão. Indicador de estado do relé, botão de teste O pessoal de manutenção verá com satisfação que um indicador “I”ou “O” lhe informará se o relé de sobrecarga disparou ou não. O mesmo indicador se comporta como um botão de teste, sendo que se for acionado é verifi cado se o sistema de disparo do relé está ativo ou não. Dimensões e montagem As dimensões do relé de sobrecarga são idênticas à largura do contator correspondente. Isto permite ganhar espaço na montagem. Os relés SIRIUS dos tamanhos S00 a S3 (até 100 A) são facilmente acopláveis a seu correspondente contator. E sem fi ação adicional formam um conjun- to homogêneo e compacto. Se por algum motivo forem montados individualmente, existem suportes com fi xação rápida sobre trilho (DIN EN 50 022) que permitem uma conexão de cabos adequada, caso seja necessário.tabela 7.1 resumo de seleção de relés de sobrecarga eletrônicos sirius e seu fusível de proteção •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 63 30.07.10 13:53:57 64 Estes suportes para montagem individual não são os mesmos para o relé 3RB20 e para o 3RU11 e existe um por tamanho construtivo até 100 A. Para relés maiores, para a montagem individual não são necessários estes suportes. Os relés de sobrecarga para correntes maiores que 100 A são os SIRIUS 3RB20 do tipo eletrônico que são montados sobre uma superfície plana e contam com terminais de conexão. Ao montar o relé tamanho S00 sobre o contator, o terminal (A2) da bobina e o do contato auxiliar (22) são de difícil acesso. Por este motivo, deve ser equipado com ter- minais de repetição que trasladam estes terminais para a frente do relé térmico. Pela instalação dos contatos auxiliares e os de bobina nos contatores, estes terminais repetidores não são necessários nos tamanhos S0 a S3. tabela 7.2 resumo de seleção de relés de sobrecarga térmicos sirius e seu fusível de proteção foto 7.4 suporte de monta- gem individual para relé S00 7 Relés de Sobrecargas •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 64 30.07.10 13:53:57 65 Auto-avaliação 1. Um relé de sobrecarga deve ser sensível à falta de fase – verdadeiro ou falso? 2. A compensação de temperatura ambiente não é indispensável para um relé de sobre- carga – verdadeiro ou falso? 3. O relé de sobrecarga deve ser ajustado à corrente de serviço do motor – verdadeiro ou falso? 4. A corrente de serviço é o que se mede com o alicate amperímetro? 5. A corrente de serviço habitualmente é menor que a placa de identifi cação do motor? 6. No relé de sobrecarga térmico a desconexão por falta de fase é imediata – verdadeiro ou falso? 7. O relé de sobrecarga eletrônico 3RB20 tem melhor dissipação térmica que o térmico 3RU11 – verdadeiro ou falso? 8. O relé de sobrecarga eletrônico 3RB20 é adequado para circuitos de corrente contínua – verdadeiro ou falso? 9. O rearme automático do relé de sobrecarga permite que o contato auxiliar seja fechado ao esfriar-se – verdadeiro ou falso? 10. Com rearme manual (Reset), o contato auxiliar do relé de sobrecarga é fechado depois que o operário pressione o correspondente botão – verdadeiro ou falso? 11. De que cor é o botão de rearme (Reset) do relé de sobrecarga? 12. O relé de sobrecarga mede diretamente a temperatura do motor a ser protegido? 13. Para que servem os contatos do relé de sobrecarga? Respostas na página 186 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 65 30.07.10 13:53:57 68 Segurança Os disjuntores do tamanho S00 são acionados por meio de uma tecla frontal plana. Para os tamanhos S0, S2 e S3, são acionados por meio de acionamento giratório. Ambos os acionamentos sinalizam o estado dos contatos principais do disjuntor de maneira precisa e segura. Os acionamentos rotativos também podem indicar o disparo do disjuntor, neste caso o acionamento rotativo irá para a posição de “tripped”, indicando que ocorreu um disparo. Através do bloco de contato de alarme, é possível sinalizar uma falha à distância. Por meio do uso de cadeados, é possível impedir que seja acionado o disjuntor por parte de pessoas não autorizadas. Os disjuntores contam com disparo livre, ou seja, que se por algum motivo o acionamento for travado diante de uma falha, os contatos se abrem. foto 8.2 disjuntor bloqueado com cadeado foto 8.3 bloco lateral de contatos auxiliares 8 Disjuntor-Motor •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 68 30.07.10 13:53:58 69 Auto-avaliação 1. O disjuntor-motor é um dispositivo de partida direta – verdadeiro ou falso? 2. O disjuntor-motor protege os contatos do contator contra os efeitos de um curto-circuito – verdadeiro ou falso? 3. Os disjuntores-motor S0 a S3 podem sinalizar se estão abertos por uma operação ou pelo disparo de uma proteção – verdadeiro ou falso? 4. Os disjuntores-motor 3RV10 termomagnéticos alcançam os 500 A – verdadeiro ou falso? 5. Os disjuntores-motor 3RV10 são Classe 10 para partida normal – verdadeiro ou falso? 6. Um disjuntor-motor é um disjuntor termomagnético para a proteção de motores – verda- deiro ou falso? 7. A proteção contra sobrecargas de um disjuntor-motor é igual a do relé de sobrecarga – verdadeiro ou falso? 8. A proteção contra sobrecargas de um termomagnético é igual a de um disjuntor-motor – verdadeiro ou falso? 9. Como se resolve a limitação de vida útil do disjuntor-motor? 10. Para que um disjuntor-motor possa proteger efi cientemente um motor monofásico, a cor- rente deve circular por suas três vias de corrente – verdadeiro ou falso? Respostas na página 187 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 69 30.07.10 13:53:58 70 Existem diferentes coordenações de partida direta para motores assíncronos trifásicos. 1. A combinação de fusíveis, contator e relé de sobrecarga 2. Disjuntor 3. A combinação de disjuntor e contator 4. A combinação de disjuntor sem disparador de sobrecarga, contator e relé de sobrecarga 5. Seccionadora Circuitos elétricos É necessário realizar projetos de fácil interpretação para quem deseja transmitir alguma informação técnica. Conforme a Norma DIN 40 900, os circuitos se diferenciam entre: Diagramas unifi lares Diagramas de potência Este último se divide por sua vez em: Circuitos principais ou de potência Circuitos auxiliares ou de comando Generalidades A partida direta é a maneira mais simples de iniciar o funcionamento de um motor elétrico. Uma parti- da direta consiste em aplicar uma tensão nominal ao motor, permitindo desenvolver toda sua po- tência e torque no momento designado, evitando prejudicar seus componentes. Se não for possível dar partida direta em um motor, seja porque a rede elétrica não tem potência sufi - ciente e será alterada durante a partida, ou porque a máquina sofrerá deteriorações mecânicas por não suportar o valor máximo do torque de aceleração produzido pelo motor, ou porque a produção será afetada e os produtos danifi cados, então deve-se re- correr a algum tipo de partida com tensão reduzida. Mas esse tema será tratado nos capítulos 12 e 13. foto 9.1 partidas diretas com disjuntor e contator tamanho s0 e s00 Partida Direta de Motores Assíncronos Trifásicos 9 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 70 30.07.10 13:53:58 73 Auto-avaliação 1. Partida direta e partida com plena tensão é a mesma coisa? 2. A partida direta não permite que o motor desenvolva todo seu torque de partida – verdadeiro ou falso? 3. A partida direta prejudica as redes fracas – verdadeiro ou falso? 4. A intensidade da corrente de partida depende da carga da máquina – verdadeiro ou falso? 5. O tempo de partida é independente da carga máquina – verdadeiro ou falso? 6. O contator é um dispositivo de acionamento – verdadeiro ou falso? 7. No circuito de comando é mostrada a conexão do motor – verdadeiro ou falso? 8. O fusível é um dispositivo para proteger motores contra sobrecarga – verdadeiro ou falso? 9. Quais dos seguintes dispositivos protegem um motor contra sobrecarga? a. Contatores b. Fusíveis c. Disjuntores d. Relés de sobrecarga e. Sensores PTC 10. Completar a seguinte tabela com as funções de cada aparelho Respostas na página 187 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 73 30.07.10 13:53:58 74 Generalidades A família de produtos SIRIUS possui modulari- dade entre eles, facilitando os diversos tipos de combinações de montagem. Todos os dispositivos: contatores, relés de sobrecarga, disjuntores e partidas suaves (soft starters) estão divididos em quatro tamanhos construtivos perfeitamente com- patíveis uns com outros (como mostra a foto 9.1). As medidas e características mecânicas bem como os dados elétricos dos quatro tamanhos estão harmonizados, o que permite projetar acessórios comuns para os diferentes dispositivos. Todos os dispositivos da família SIRIUS estão dis- poníveis em três larguras de montagem e podem ser instalados lado a lado dentro de painéis com temperaturas ambientes no interior do painel, até 60º C sem desclassifi cação. Estes produtos foram desenvolvidos seguindo estritas normas de segurança e buscando a economia no projeto, ins- talação, serviço e manutenção de cada dispositivo. Um acessório permite acoplar um contator com um disjuntor para realizar uma combinação de partida direta. Este acessório realiza a conexão elétrica do disjuntor com o contator, e nos tama- nhos S00 e S0 também a conexão mecânica para formar uma unidade rígida. Montando somente um dos aparelhos sobre um trilho de fi xação rápida conforme DIN EN 50 022 de 35x7,5 mm se obtém a montagem do conjunto. Por razão do peso dos aparelhos dos tamanhos S2 e S3, para esta conexão mecânica também é necessário utilizar um suporte adaptador para trilho de montagem rápida. A montagem do conjunto pode ser feita com dois trilhos de fi xação rápida conforme DIN EN 50 022 de 35x15 mm, ou um de 75x15 mm. Também é possível montar o adaptador por meio de parafusos. Tanto a combinação do tamanho S00 como a do tamanho S0 podem acionar motores da mesma potência. Pelas características de limitação do disjuntor e maior tamanho do contator S0 é possí- vel alcançar um tipo de coordenação maior. foto 10.1 família sirius Combinações de Partida 10 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 74 30.07.10 13:53:58 75 Diferentes tipos de coordenação Um circuito está protegido contra curto-circuitos quando o dano que é produzido nele não afeta o resto da instalação e também o pessoal que oca- sionalmente possa encontrar-se presente quando ocorrer a falha. Em resumo, a falha não se propaga. A Norma IEC 60947-4-1 prevê o comportamento dos aparelhos de manobra e proteção do motor depois que os aparelhos de proteção da linha conterem o curto-circuito com segurança. Tipo de coordenação 1 Em caso de curto-circuito, o conjunto de partida (contator mais o relé térmico ou disjuntor), não deve colocar em risco as pessoas nem a instalação, mas não é necessário que permaneçam em serviço. O contator e o relé de sobrecarga poderão ser consertados, ou deverão ser substituídos. Tipo de coordenação 2 Em caso de curto-circuito, o conjunto de partida (contator mais o relé térmico ou disjuntor) não deve colocar em risco as pessoas nem a instalação e deve fi car em perfeitas condições para permane- cer em serviço. É admitida a possibilidade de soldagens nos contatos do contator sempre que não sejam produzidas deformações dos contatos e a soldagem possa ser solta com uma ferramenta simples (por exemplo: chave de fenda). O fabri- cante dará instruções sobre a manutenção. Tipo de coordenação total Se desejar uma maior disponibilidade da instala- ção, pode-se recorrer a um tipo de coordenação que não necessita de reparos. Selecionando fusíveis adequados ou superdi- mensionando os contatores, é possível realizar uma combinação de partida de motores para a qual não sejam soldados os contatos do con- tator depois de um curto-circuito. A norma IEC 60947-4-2 estabelece o funcionamento sem a soldagem dos contatos. O curto-circuito deve ser contido com segurança. Não pode ter danos no disparador por sobrecarga ou em outra parte. A partida deve ser colocada em serviço sem renovação de partes. Serão possíveis até um máximo de seis interrupções de curto- foto 10.2 conjunto disjuntor e contator s00 para partida direta foto 9.3 conjunto disjuntor e contator s0 para partida direta •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 75 30.07.10 13:53:58 78 tor, ou seja, à corrente medida, por exemplo, com um alicate amperímetro. A proteção da rede deve ser feita respeitando os ti- pos de coordenação conforme a norma IEC 60947- 4-1 (veja tabelas 9.1, 9.2). A informação também está na etiqueta do relé de sobrecarga. A chave de partida deve ser fi xada sobre uma superfície plana, vertical. Se em lugar de um motor trifásico, for acionado um monofásico, é necessá- rio modifi car o circuito de acordo com o esquema correspondente, e trocar a bobina do contator por uma de 220 V/ 50-60 Hz. Graças aos terminais de conexão que impedem o contato acidental, tam- bém o instalador fi ca protegido ao utilizar a chave de partida 3RE10. Depois de realizar a instalação da fi ação, verifi car o aperto correto de todos os termi- nais de conexão, inclusive os não utilizados. As chaves de partida 3RE também estão disponíveis em modelos com disjuntor ou fusíveis para partida direta. A família também possui partida reversora e comutadora ( 2 motores ). fi g. 10.1 esquema prático de conexão para um motor trifásico foto 10.4 chave de partida tabela 10.3 resumo de seleção de partidas diretas em caixa 10 Combinações de Partida •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 78 30.07.10 13:53:59 79 Auto-avaliação 1. A proteção conforme coordenação Tipo 1 admite a destruição dos dispositivos – verdadeiro ou falso? 2. A proteção conforme coordenação Tipo 2 exige a troca do relé de sobrecarga – verdadeiro ou falso? 3. A proteção conforme coordenação Tipo 2 admite a leve soldagem dos contatos principais do contator – verdadeiro ou falso? 4. A base da segurança diante de um curto-circuito é: Não afetar o resto da instalação; Que não haja danos nos equipamentos envolvidos; Que o pessoal não seja afetado. 5. A combinação disjuntor e contator não tem reset automático – verdadeiro ou falso? 6. Quando é utilizado uma combinação disjuntor, contator e relé de sobrecarga? 7. As chaves de partida são IP65 e podem funcionar sob a água – verdadeiro ou falso? 8. As chaves de partida devem possuir proteção contra curto-circuito externo – verdadeiro ou falso? 9. As chaves de partida podem ser protegidas por um elemento termomagnético (disjuntor) – verdadeiro ou falso? Respostas na página 187 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 79 30.07.10 13:53:59 80 Generalidades Os motores assíncronos trifásicos são construídos para que, conectando ordenadamente as fases em seus terminais, girem em sentido horário, ou seja, para a direita (visão frontal do eixo). É possível que o motor gire em sentido contrário invertendo duas de suas fases. Nesse caso, o motor girará em sentido anti-horário, ou seja, para a esquerda. Esta função é obtida por meio de uma combinação de partidas diretas. Esta consta de dois contatores, cada um deles calculado como se tratasse de uma partida direta. Habitualmente os contatores estão calculados em categoria de serviço AC 3, mas se forem esperar freqüências de manobra muito elevadas ou frenagens durante a partida, deve ser calculada considerando a categoria de serviço AC 4. Levar em consideração que se for interrompida a corrente de partida, a vida útil elétrica dos contatos do contator é reduzida dras- ticamente a um quarto do normal, ou seja, 300.000 manobras no lugar das 1.200.000 que são esperadas com um serviço normal em AC 3. Existe um circuito de comando para reversão sem parar previamente o motor, e outro com mais segu- rança que exige realizar a manobra de parada antes da partida reversa. A partida deve considerar o intertravamento entre os contatores para evitar uma simultaneidade do fechamento de ambos os contatores, com o conseqüente curto-circuito. Este intertravamento é obtido por meios elétricos, conectando a bobina de um contator através de um contato auxiliar NF do segundo e vice-versa (veja fi g. 11.1); e por meios mecânicos vinculando os acionamentos de ambos os contatores por meio de um intertravamento de tal maneira que ao atracar de um dos contatores, seja impedido o fechamento do contator vizinho. Sempre é conveniente utilizar ambas as formas de intertravamento simultaneamente, pois assim impede-se o fechamento acidental do contator não correspondente, evitando um curto-circuito de linha e, caso os contatos do contator estejam colados e houver tentativa de alimentar a bobina, impede-se que esta seja queimada. Para facilitar as tarefas de montagem são fornecidos conjuntos de foto 11.2 montagem de contatores para reversão - s0 foto 11.1 montagem de contatores para reversão - s00 Partidas Reversoras 11 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 80 30.07.10 13:53:59 83 Auto-avaliação 1. O motor conectado de forma ordenada gira para a direita – verdadeiro ou falso? 2. Para inverter o sentido de rotação de um motor trifásico somente é necessá- rio inverter duas de suas fases – verdadeiro ou falso? 3. Para uma partida reversa com alta frequência de manobras, é utilizada a categoria de serviço AC-3 – verdadeiro ou falso? 4. Em categoria AC-4 deve ser considerada uma vida útil elétrica menor que na AC-3 – verdadeiro ou falso? 5. O uso do intertravamento mecânico permite não utilizar o intertravamento elétrico – verdadeiro ou falso? 6. Ao utilizar uma combinação de contatores como comutador, pode ser consi- derada a categoria de serviço AC-1 – verdadeiro ou falso? Respostas na página 188 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 83 30.07.10 13:54:00 84 Generalidades Sempre que seja possível, convém aplicar ao motor toda sua tensão nominal para fazê-lo funcionar, ou seja, dar partida direta em plena tensão. Caso exista algum impedimento, recorrer a um método de partida com tensão reduzida, conhecida como partida estrela-triângulo. Os inconvenientes po- dem ser de dois tipos, elétricos e/ou mecânicos. Problemas elétricos Se a capacidade da rede elétrica para fornecer po- tência à carga é limitada seja porque o transforma- dor de alimentação é pequeno ou porque o cabo de conexão é de seção reduzida ou muito comprido durante a partida do motor, haverá transtornos no serviço, pois as elevadas correntes de partida próprias de um motor assíncrono causarão grandes quedas de tensão na linha. Estas quedas de tensão prejudicarão o normal funcionamento dos outros consumidores conectados ao mesmo ponto da rede. Por exemplo, as lâmpadas de iluminação piscarão ou se apagarão, bem como os computado- res e outros parelhos eletrônicos cujas fontes de alimentação são sensíveis às baixas tensões. Aplicando ao motor uma tensão menor que a nominal durante a partida, é possível limitar a corrente que varia proporcionalmente com a tensão aplicada. Problemas mecânicos Se a máquina acionada ou os correspondentes aco- plamentos não forem fortes o sufi ciente para resistir a ação do torque no momento da partida, então cau- sará deteriorações e o produto contido na máquina poderá ser danifi cado, cair embalagens transportadas em esteiras e inclusive estas poderão danifi car-se. Então, é conveniente reduzir o torque de partida do motor. Para isso, é aplicado ao motor uma tensão reduzida, obtendo um baixo torque de partida (que varia com o quadrado da tensão). Existem diferentes tipos de partida com tensão reduzida por métodos eletromecânicos de partida com resistências de rotor, ou com resistências ou impedâncias de estator ou com autotransformador. Todos estes métodos caíram em desuso, já que foram substituídos pelas partidas suaves eletrônicas. O único método tradicional de partida com tensão reduzida ainda mais utilizado é a partida estrela-triângulo. foto 12.1 dispositivo de partida estrela-triângulo s00 Partida Estrela-Triângulo (tensão reduzida) 12 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 84 30.07.10 13:54:00 85 Partidas Estrela-Triângulo A partida estrela-triângulo é o mais utilizado de todos os métodos com tensão reduzida, pela simpli- cidade de sua construção, seu relativo baixo custo e sua confi abilidade. A partida estrela-triângulo aproveita a relação entre as tensões de linha e de fase, pois em um sistema de distribuição de energia trifásico, a tensão de linha (UL) é √ 3 vezes maior que a tensão de fase (UF): UL = √ 3.UF Dado que esta relação é constante e infl uencia tanto na tensão como na corrente (IL=IF: √ 3), a corrente de partida é reduzida a um terço daquela de partida direta, ou seja, que se a cor- rente de partida direta de um motor é de 7,2 vezes a nominal, utilizando uma partida estrela-triângulo, a corrente de partida é reduzida a somente 2,4 vezes. Existem dispositivos de partida estrela-triângulo manuais e automáticos, neste capítulo serão trata- dos somente os automáticos. curvas de tensão, corrente e torque, em função da velocidade, para partida direta e estrela-triângulo. fi g. 12.1 fi g. 12.2 fi g. 12.3 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 85 30.07.10 13:54:00 88 f0: fusível f1: relé de sobrecarga s0: botão de parada s1: botão de partida k1: contator de linha k2: contator de estrela k3: contator de triângulo k4: relé de tempo fi g. 12.5 exemplo de circuito de comando de uma partida estrela-triângulo, por interruptor de comando fi g. 12.6 exemplo de circuito de comando de uma partida estrela-triângulo, por botões f0: fusível f1: relé de sobrecarga s: interruptor de comando k1: contator de linha k2: contator de estrela k3: contator de triângulo k4: relé de tempo 12 Partida Estrela-Triângulo (tensão reduzida) •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 88 30.07.10 13:54:01 89 Relé de tempo A comutação entre a estrela e o triângulo é reali- zada por meio de um relé de tempo. O relé de tempo está especialmente projetado para partidas estrela – triângulo (veja Foto 12.2). Ao alimentar o relé fornecendo-lhe a tensão de alimentação nominal em seus terminais A1 e A2, é fechado imediatamente o contato correspondente a estrela (terminais 17 e 18) conectando o contator K3 correspondente. Decorrido o tempo ajustado, o contato volta a abrir-se, cai o contato K3 e fi naliza a etapa de estrela. Depois de uma pausa de 50 milissegundos, é fecha- do o contato do triângulo (terminais 17 e 28) e com isso o contato k2 liga o motor em triângulo que permanecerá fechado durante todo o período de funcionamento. Esta pausa da comutação entre as duas etapas garante que não haja uma falha por curto-circuito, ou seja, que o contator de triângulo não se fecha enquanto o contator de estrela ainda está no tem- po de extinção do arco. A comutação entre a etapa de estrela e a de triân- gulo deve ser feita quando o motor tiver alcançado sua rotação nominal (ou um valor muito próximo) que é o momento quando a corrente de partida reduz para o valor nominal do motor. O tempo que o motor demora para alcançar uma velocidade superior a 95% de sua rotação nominal é o valor ao qual deve ser ajustado o relé de tempo. Um tempo menor fará que depois da comutação, o motor utilize uma corrente muito elevada, pratica- mente similar àquela de partida direta, e precisa- mente são estas correntes que devem ser evitadas. Um tempo maior não trará nenhum benefício e sobrecarregará o motor. A partida estrela-triângulo somente pode ser utili- zada em motores com todos os terminais de suas bobinas acessíveis, ou seja, com seis terminais. Motores com três terminais como os das bombas submersas não podem utilizar partidas estrela- triângulo. Para uma rede de 3 x 220 V, os motores devem ser do tipo 220 - 380 V, ou seja, devem estar projetados para trabalhar em triângulo com a tensão de rede. foto 12.2 relé de tempo para partidas estrela- triângulo •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 89 30.07.10 13:54:01 90 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 90 30.07.10 13:54:01 93 dentro de um tempo determinado. Ambos estes valores podem ser ajustados, dependendo do tipo de equipamento utilizado. A chave de partida SIRIUS 3RW44, além disso, possui a função “Parada de Bomba”, podendo assim realizar paradas de bomba, evitando o prejudicial golpe de “Aríete”. Economia de energia Todos os dispositivos de partida e parada suave Siemens possuem incorporado um contator de bypass em paralelo com os tiristores, retirando os tiristores do sistema após concluído a partida. O contator é preparado para categoria de serviço AC-1. Desta maneira temos uma grande redução da potência dissipada durante o regime nominal de operação, resultando em economia de energia. Conexão dentro do delta do motor A chave de partida SIRIUS 3RW44 permite sua conexão dentro do delta do motor, como mostrado na fi gura 13.6. Assim, a corrente de linha pode ser au- mentada em um fator de √3 (√3 = 1,73), resultando em uma opção muito econômica. curvas de tensão, corrente e torque, em função da velocidade, para chave de partida suave comparada com partida direta e partida estrela-triângulo fi g. 13.1 fi g. 13.3fi g. 13.2 •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 93 30.07.10 13:54:01 94 Partida seqüencial de motores (vários motores) Através do contato de saída de sinalização de partida concluída, podem ser realizadas partidas seqüenciais de motores, já que uma vez fi nalizada a partida, o equipamento de partida pode ser retirado de serviço fi cando disponível novamente para dar partida no próximo motor. Nesta utilização, não será mais pos- sível utilizarmos a função de parada suave. A partida de vários motores somente pode ser utili- zada se não for superado a quantidade máxima de partidas permitidas por equipamento, e a potência da chave de partida suave deverá ser ao mínimo correspondente ao motor de maior potência. Aplicações As chaves de partida suave (soft starters) são adequadas para partidas e paradas suaves de motores assíncronos trifásicos, para a utilização de frenagem em algumas aplicações e economia de energia na instalação. Áreas de aplicação Bombas, compressores Ventiladores Esteiras Britadeiras Moinhos Misturadores Etc Características particulares da linha de alta funcionalidade SIRIUS 3RW44 Além de ser um equipamento muito compacto, a chave de partida SIRIUS 3RW44 apresenta outras características: Partida suave com impulso de tensão para cargas com torque inverso, partida suave por controle de torque tornando a partida linear, partidas com limita- ção de corrente ou de torque, partidas com funções combinadas para uma melhor adequação a carga. Ajustes de até 3 blocos de parâmetros, de forma independente. Registro de falhas e lista de eventos, avisos de falhas. Não utiliza códigos para identifi cação de funções. Quatro tipos de parada: parada por inércia, parada suave, parada de bombas e frenagem em corrente contínua. fi g 13.4 comparação das curvas de torque para uma chave de partida suave através dos métodos de controle por tensão e controle de torque 13 Partidas Suaves •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 94 30.07.10 13:54:02 95 Proteção eletrônica de sobrecarga do motor. Proteção eletrônica contra sobrecarga interna do equipamento. Entrada para sensores PTC. Possibilidade de ajustes de parâmetros, visualiza- ção e comando via software Softstarter ES. Interface opcional para comunicação em redes Profi bus-DP. Display externo para colocação na porta de painel. Montagem As chaves de partida SIRIUS estão dentro do concei- to de modularidade, conforme outros componentes da linha SIRIUS. Assim, em muitas aplicações, te- mos desde dimensões similares a montagens sem a utilização de cabos adicionais entre equipamentos. As chaves de partida suave SIRIUS 3RW30 não pos- suem proteção de motor incorporada, sendo assim a devida proteção do motor deverá ser prevista pelo projetista. Para esta função, podem ser utilizados relés de sobrecarga térmicos 3RU11, eletrônicos 3RB2 ou mesmo disjuntores 3RV10. Já as chaves de partida suave SIRIUS 3RW40 e 3RW44 possuem incorporada a função de proteção de sobrecarga do motor, para partidas normais, pesadas e para elevada frequência de manobra. Em aplicações pesadas onde podemos ter tempos prolongados de partida, devermos considerar na es- pecifi cação também as classes de disparo possíveis fi g 13.5 conexão em linha / direta fi g 13.6 conexão no triângulo (dentro do delta do motor) •Guia_ELETRICISTA_JUL_10.indd 95 30.07.10 13:54:02