Apostila de Eletricidade Industrial

Apostila de Eletricidade Industrial

(Parte 3 de 4)

Ao ligar um motor elétrico em uma rede, deve-se obrigatoriamente seguir algumas recomendações da concessionária local e de normas técnicas, a fim de conseguir que todo o conjunto funcione com o máximo rendimento. As maneiras de ligar um motor são basicamente divididas em dois grupos: partida direta e partida indireta. Já as formas de comandar os motores são variadas, e não existe um esquema definido, somente padrões (normas) de instalação.

4.1 PARTIDA DIRETA

A partida direta consiste em energizar o motor com a tensão de funcionamento desde o instante inicial. É o sistema mais simples, fácil e barato de instalar, sendo também aquele que oferece o maior conjugado de partida do motor. Porém, neste sistema, a corrente de partida do motor é grande, fato que impossibilita sua aplicação com motores de potência muito elevada.

Existem limites de potência para cada tensão de rede, conforme determinação da concessionária local, sendo na maioria dos casos de 5 cv nas redes de 220/127 V e de 7,5 cv nas redes de 380/220 V.

4.2 PARTIDA INDIRETA

A alta corrente de partida solicitada por motores trifásicos pode causar queda de tensão e sobrecarga na rede, aquecimento excessivo dos condutores e uma série de outros fatores prejudiciais à instalação elétrica. Isso piora à medida que aumenta a potência dos motores. Nesses casos, deve-se ter a preocupação de reduzir a corrente de partida do motor, aplicando-lhe uma tensão inferior à nominal no instante da partida. Assim, a potência do motor fica reduzida e, conseqüentemente, sua corrente. Depois que o motor atinge rotação nominal eleva-se sua tensão ao valor correto. Desta forma, não haverá grande pico de corrente na partida.

São sistemas mais caros e trabalhosos, além do inconveniente de o motor não poder partir com plena carga, devido à redução do conjugado. As reduções de corrente, potência e conjugado são proporcionais ao quadrado da redução da tensão, isto é: reduzindo a tensão duas vezes reduz-se a corrente, a potência e o conjugado quatro vezes.

Esses sistemas só terão efeito se forem comutados corretamente, ou seja, somente quando o motor atingir rotação nominal troca-se para a tensão plena. Caso contrário, o segundo pico de corrente que ocorre no momento em que o motor passa a receber a tensão nominal será muito alto, tornando o sistema sem função.

Essa comutação pode ser feita através de chave manual diretamente pelo operador – que deverá estar orientado – ou automaticamente por um temporizador.

Fonte: WEG. Manual de motores elétricos. Figura 16 – Gráfico pico de corrente

Os tipos de partida com tensão reduzida mais convencionais são: partida estrelatriângulo, partida série-paralelo, partida compensadora e soft-starter (chave de partida suave).

4.2.1 Partida compensadora

Aplicável em todos os motores trifásicos, desde que funcionem com a tensão da rede elétrica local, não interessando o tipo de ligação nem o número de terminais. A redução da tensão é feita com um autotransformador de partida trifásico, alimentado-se o motor com um percentual da tensão da rede, até sua aceleração total. Após isso, o transformador é retirado do circuito e o motor recebe tensão total. Os valores mais usuais disponíveis na saída dos autotrafos são 50, 65 e 80%.

050 100%

velocidade

Ip/In corrente sem redução corrente com reduçãotroca das tensões

Na partida compensada, os valores da corrente na rede e no motor são diferentes, por terem tensões diferentes. A maior corrente será no motor, por ter a menor tensão, já que a potência de entrada é a mesma de saída (considerando um transformador ideal).

Figura 17 – Esquematização de uma partida compensada

A partida compensada – embora tenha as desvantagens do custo elevado, de ocupar grande espaço físico e ter o número de partidas por hora limitado devido ao autotrafo – é bem mais eficiente que os outros sistemas tradicionais e é indicado para máquinas que necessitem partir com carga.

Na partida, os valores da potência, corrente (rede) e conjugado reduzem proporcionalmente ao quadrado da redução da tensão. A corrente no motor diminui conforme a saída do autotransformador.

Figura 18 – Autotrafo trifásico primário taps (derivações) secundário autotrafo trifásico tensão de saída 220 x 0,65 = 143 V motor trifásico 1,5 KVA corrente na rede I = P / (U x3) corrente no motor I = P / (U x3)

I = 634 / (143 x3) I = 2,5 A potência na partida 1,5 x 0,652 = 0,634 KVA

In = 1500 /( 220 x3)

In = 3,93 A(Imotor = tap x In) (Irede = tap2 x In)

Tabela 2 – Comportamento da corrente no auto-transformador

Correntes

Taps primário taps secundário

4.2.2 Partida série-paralelo

Sistema possível para motores de 9 e/ou 12 terminais. Divide-se em dois tipos: série-paralelo triângulo, aplicável às redes de 220 V, e série-paralelo estrela, para redes de 380 V.

A partida do motor é feita com as bobinas conectadas em série, fazendo com que a tensão se divida entre elas. Depois que o motor atinge rotação nominal, faz-se a troca das ligações para paralelo, recebendo, assim, cada bobina a tensão total. A corrente de partida fica reduzida em quatro vezes, e o mesmo acontece com o conjugado e a potência. Assim, é extremamente recomendado fazer a partida a vazio e somente em máquinas com baixo conjugado resistente de partida.

4.2.3 Partida estrela-triângulo

Esse sistema é usado nos motores para duas tensões com relação Y-∆ e no mínimo seis terminais, devendo obrigatoriamente a menor delas coincidir com a tensão da rede. O que se faz é uma ligação “errada” (de forma proposital e controlada), onde se conecta o motor para a maior tensão (Y) no momento da partida, aplicando-lhe a menor tensão (rede - ∆). Depois de embalar por completo, trocam-se as ligações para que fiquem corretas.

motor de indução

Placa de identificação Figura 19 – Esquematização de uma partida estrela-triângulo para uma rede 220 V rede 220 V partida: conecta-se o motor para 380 V (ligação estrela).

funcionamento: conecta-se o motor para 220 V (ligação triângulo).

Tempo: o motor deve embalar completamente

Uma partida estrela-triângulo oferece redução de três vezes do pico de corrente. Em igual proporção ocorre a redução do conjugado do motor, fato que indica uma partida sem carga.

O sistema não é recomendado em máquinas que exigem grande torque inicial.

4.2.4 Soft-starter (partida suave)

É um sistema microprocessado projetado para acelerar, desacelerar e proteger motores elétricos de indução trifásicos, fornecendo aumento e/ou redução progressiva da tensão ao motor, através de tiristores.

Com esta chave é possível ajustar os valores de torque e corrente em função da solicitação da carga acionada, ou seja: a corrente exigida será a mínima necessária para o aceleramento do motor. A instalação e a regulagem de sistemas totalmente eletrônicos é feita acompanhando-se o manual do equipamento; já a reparação de defeitos no soft-starter requer bastante conhecimentos na área eletrônica.

Com a chave soft-starter é possível ter ajuste da tensão de partida por tempo prédefinido, pulso de tensão na partida para cargas com alta inércia; proteções contra falta de fase e sobrecorrente, faixa de limitação da corrente, rampas de aceleração e desaceleração etc. Para a aquisição correta, é importante saber o número de partidas por hora necessário antes da instalação. Em paralelo ao soft-starter usa-se um contator (by-pass) que faz a alimentação do motor após terminado o processo de partida, evitando desgaste dos componentes.

Exemplos de aplicação: ventiladores e exaustores, bombas centrífugas e dosadoras, agitadores, misturadores, centrífugas de açúcar, esteiras transportadoras e compressores.

Figura 20 – Chaves soft-starter

Fonte:

http://www.weg.com.br/con tents/prod/automacao/auto m_06_b.jpg

Fonte:

Figura 21 – Esquematização do funcionamento de uma partida soft-starter softstarter comando à distância ou local alimentação

5 REDES ELÉTRICAS

A energia elétrica entregue pela empresa fornecedora local deverá ser conduzida ao interior das fábricas para alimentação de máquinas, iluminação etc. As redes elétricas são construídas de forma a atender as necessidades de cada local, como, por exemplo, o arranjo das máquinas (lay-out) e a distribuição de circuitos.

As redes podem ser aéreas ou subterrâneas, através de cabos ou barramentos.

5.1 REDES AÉREAS

Os fios e cabos são esticados através de isoladores fixos no teto ou na parede. É um sistema de baixíssimo custo mas de pouca aplicação, ficando restrito a algumas pequenas empresas.

Exemplo de identificação de rede aérea

Figura 2 – Representação de uma rede elétrica

5.2 ELETROCALHA (BUS-WAY)

Eletrocalha é um sistema modular formado de barras condutoras geralmente de alumínio, onde são feitas as tomadas de energia. O conjunto é composto por uma série de peças padronizadas que possibilitam as mais diversas formas de montagem.

3~ – N – 380 V – 60 Hz – #4 N

Onde: 3~ = 3 condutores fase (RST) N = condutor neutro 380 V = tensão de linha nominal 60 Hz = freqüência nominal da rede #4 = seção dos condutores

Descrição dos módulos com desenhos a – Módulos retos

RSD - Reta Standard de Distribuição RSA - Reta Standard de Alimentação RED - Reta Especial de Distribuição REA - Reta Especial de Alimentação

Fonte: http://w.flexmaster.com.br26/04/2002

Figura 23 – RSD

As retas standard têm 2 m de comprimento. As RSD possuem aberturas de 40 em 40 cm, na face oposta à tampa, para a conexão de cargas. As RSA não apresentam estas aberturas; destinam-se, exclusivamente aos circuitos de alimentação. As retas especiais (RED e REA) são retas, com tamanho inferiores a 2 m, feitas sob encomenda. Possuem quatro barras condutoras para 100, 225, 400 ou 800 A. Sob encomenda, são fornecidas com 5 barras (Neutro e Terra separados).

b - Módulos horizontais

São todos montados a partir de caixa standard (padrão),acrescida dos respectivos canais: CHD (curva horizontal à direita) - possui os canais A e D CHE (curva horizontal à esquerda) - possui os canais A e B THD (“T” horizontal à direita) - possui os canais A, C e D THE (“T” horizontal à esquerda) - possui os canais A, B e C THC (“T” horizontal central) - possui os canais A, B e D CRH (cruzeta horizontal) - possui os canais A, B, C e D

Fonte: http://w.flexmaster.com.br26/04/2002

Figura 24 – CRH c - Módulos verticais

CVA (curva vertical ascendente) - possui as saídas A e B CVD (curva vertical descendente)- possui as saídas A e D TVA (“T” vertical ascendente) - possui as saídas A, B e C TVD (“T” vertical descendente) - possui as saídas A, C e D TVC (“T” vertical central) - possui as saídas A, B e D CRV (cruzeta vertical) - possui as saídas A, B, C e D

d - Módulos de entrada

BLM - Bocal de ligação macho BLF - Bocal de ligação fêmea CCM - Caixa de cabos macho CCF - Caixa de cabos fêmea

Estes módulos servem de elementos de alimentação dos barramentos. São especialmente dotados de conexões aptas a receber contato com condutores de cobre.

Fonte: http://www.flexmaster.com.br 26/04/2002 Figura 26 – CCM e BLM e - Módulos intermediários

RDF - Redução com fusíveis MTF - Módulo de transposição de fases JDD - Junta de dilatação

A RDF é usada na troca da seção dos barramentos (de 400 para 100 A, por exemplo). A MTF altera a seqüência de fases. A JDD é para compensar a dilatação linear das barras.

Fonte: http://www.flexmaster.com.br 26/04/2002 Figura 27 – JDD-MTF e RDF f - Módulos de saída

CXD - Caixa de derivação CXD/CP - Caixa de derivação com proteção

São utilizados para a ligação de cargas à linha de distribuição, pelo sistema plug-in.

Possuem enxufes (contatos de pressão) isolados da caixa por uma placa de resina fenólica cuja conformação impede a ligação da caixa de forma errônea. As caixas de derivação são fixadas ao barramento por meio de braçadeiras adequadas que as acompanham. São fabricadas para as seguintes correntes: 25, 63, 100 e 200 A.

São fornecidas com bases para fusíveis (Diazed para caixas 25 e 63A e NH para caixas 100 e 200A). As CXD/CP possuem sistema de proteção das pessoas contra contatos acidentais.

Fonte: http://www.flexmaster.com.br 26/04/2002 Figura 28 – CXD

Fonte: http://w.flexmaster.com.br26/04/2002

43 Figura 29 – Exemplo de rede montada com o sistema bus-way

5.3 ELETROCALHAS E LEITOS PARA CABOS

As eletrocalhas e os leitos para cabos constituem um sistema condutor e distribuidor de fios e cabos bastante versátil, podendo atender às mais diversas situações, devido à grande quantidade de acessórios disponíveis e à variedade de medidas.

Proporcionam fácil acesso à rede elétrica, tanto para a manutenção como para a ampliação. Não é necessária a fixação dos cabos às calhas para quase todas as situações.

São fabricados com chapas totalmente lisas, com chapas perfuradas ou, ainda, com barras espaçadas e sustentadas por duas guias. Alguns modelos são próprios para instalação no piso (rede subterrânea).

Fonte: http://www.mopa.com.br/htm/leito01.htm 10/04/2002 Figura 30 – Eletrocalhas

6 COMPONENTES ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

Este capítulo trata dos componentes mais destacados para as atividades de um eletricista industrial, observando características genéricas. Dados mais completos de um componente são obtidos diretamente com o fabricante através de catálogos.

6.1 TOMADA INDUSTRIAL

A tomada industrial é usada na alimentação de máquinas que requerem correntes de valores maiores, normalmente acima de 16 A. Existem em diversas formas físicas e com variado número de pólos (3F + N + T, 2F + N, 3F + N etc.).

Os tipos de tomadas mais usados são:

a) tomadas para ambientes normais (IP – 0) b) tomadas para ambientes especiais (IP – 4, IP – 67 etc.): - modelo à prova de explosão

- modelo à prova de umidade, gases, vapores e pós

- modelo à prova de explosão.

Na instalação destas tomadas é importante criar um padrão para a conexão dos fios evitando-se problemas com seqüência de fases e outros condutores.

Fonte: STECK; plugs e tomadas blindadas BrasikonFonte: PIAL LEGRAND; material

elétrico para instalações

Figura 31 – Tomadas e plugues industriais

6.2 CHAVES MANUAIS

Para comandar um motor elétrico, é necessário um dispositivo de manobra que o ligue e/ou desligue quando se desejar.

Existem vários tipos de componentes para esse fim, cada um com sua empregabilidade, vantagens e desvantagens. As chaves manuais são exemplos de dispositivos de manobras para motores elétricos, sendo talvez a maneira mais simples e econômica de se fazer.

Fisicamente variam conforme sua aplicação e fabricante. O funcionamento elétrico das chaves manuais, ou seja, como são fechados seus contatos internos, dependerá da aplicação da chave. Elas poderão ser específicas para determinada máquina ou aplicáveis em situações gerais.

Fonte: http:// w.margirius.com.br 20/10/2001 Figura 32 – Chaves manuais

O disjuntor motor é utilizado para conduzir ou interromper um circuito sob condições normais, assim como interromper correntes sob condições anormais do circuito (curto-circuito; sobrecarga e queda de tensão). Nesses disjuntores a corrente é ajustada no valor exato do motor. O acionamento destes componentes é manual, através de botões ou alavanca.

Alguns dispositivos auxiliares podem ser acoplados a esses disjuntores para atender a finalidades específicas. Exemplos: - bloco de contatos auxiliares usado para sinalização (elétrica ou sonora), intertravamento etc.; - bobina de impulso, usada para desligamento a distância etc.

- bobina de subtensão, usada para desligamento a distância, proteção de quedas de tensão etc.

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