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A ajuda teórica e prática para o Instalador Eletricista Guia Técnico

A ajuda teórica e prática para o Instalador Eletricista

Índice

Introdução Cap. 1 - Motores Trifásicos de Rotor de Gaiola Cap. 2 - Fusíveis Cap. 3 - Disjuntores Termomagnéticos Cap. 4 - Dispositivo Diferencial Residual (DR) Cap. 5 - Dispositivos de Proteção contra Surtos - DPS Cap. 6 - Contatores Tripolares Cap. 7 - Relés de Sobrecargas Cap. 8 - Disjuntor Motor Cap. 9 - Partida Direta de Motores Assíncronos Trifásicos Cap. 10 - Combinações de Partida Cap. 1 - Partidas reversoras Cap. 12 - Partida Estrela-Triângulo (tensão reduzida) Cap. 13 - Partidas Suaves Cap. 14 - Conversores de Frequência Cap. 15 - Disjuntores em Caixa Moldada Cap. 16 - Dispositivos de Manobra e Controle para Instalações Cap. 17 - Módulos Lógicos Programáveis LOGO! Cap. 18 - Seccionadores Tripolares e Comutadores para Medição Apêndice Tabelas técnicas Respostas

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O objetivo desta publicação é contribuir com dados precisos e exemplos práticos para a solução de quaisquer tipos ou inconvenientes 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 conseguir 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 necessária 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

A manobra de carga permite que o motor funcione 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 determinados 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 devolver 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.

Aparelhos de manobra tais como os contatores, partidas, inversores de freqüência, disjuntores ou seccionadores, permitem que a rede seja eletricamente 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 aparelhos de manobra contra os efeitos de corrente de curto-circuito (fusíveis, disjuntor-motor ou disjuntores 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 instalação 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 tratados temas relacionados a motores monofásicos e assíncronos com rotor em curto-circuito.

Motores Trifásicos de Rotor de Gaiola 1

O motor elétrico é composto basicamente de um rotor (parte móvel) e um estator (parte fi xa), os quais são formados por pacotes de chapas de ferro silício com ranhuras, onde se alojam as bobinas. Entre elas será produzida uma reação eletromagnética que transformará a energia elétrica absorvida da rede em energia mecânica na ponta do eixo, necessária para movimentar a carga.

Em um motor de corrente alternada, o rotor é composto por hastes de cobre ou liga de alumínio unidas em suas extremidades, daí o nome de rotor em curto-circuito ou de gaiola de esquilo como é conhecido. Os motores podem ser monofásicos ou trifásicos. Os primeiros são conectados a uma rede monofásica (dois cabos) e habitualmente são usados em residências e pequenos comércios. Produzem um campo magnético pulsante, por isso têm vibrações, sendo que não podem ser fabricados para grandes potências, pois não tem torque de partida e precisam de um capacitor para dar partida.

Os motores trifásicos são projetados para serem conectados a redes trifásicas (três cabos), e são universalmente utilizados nas indústrias, edifícios e grandes instalações. O motor trifásico produz um campo magnético giratório. Por isso funciona sem vibrações e possui um elevado torque de partida. Normalmente tem seis terminais de conexão. Ver Tensão atribuída e capítulo de Partida Direta (Cap. 9) e Conversores de Freqüência (Cap. 13). São fabricados até para potências muito elevadas.

Se for retirada a alimentação de um das fases de um motor trifásico, este passa a funcionar como um motor monofásico e adquire todas suas limitações referentes ao torque de partida, vibrando e aquecendo mais.

Generalidades e da qualidade dos materiais, assim como, da velocidade, da potência e do estado de carga do motor.

Os motores da Siemens possuem um fator de serviço de SF=1,15, ou seja, podem fornecer uma potência permanentemente superior à nominal.

Rotação nominal A outra característica de seleção de um motor é sua rotação. A rotação de um motor é medida em rotações por minuto (rpm). Em um motor de corrente alternada, a rotação depende da freqüência da rede onde é ligado e do número de pólos defi nidos pelo enrolamento do estator.

Critérios de seleção Existem diferentes características para serem levadas em consideração ao selecionar um motor, algumas básicas e outras opcionais.

Pottttncia nominal Uma das características fundamentais para a seleção do motor é sua potência nominal. Esta é a potência mecânica que é capaz de acionar o eixo, e é medida em kilowatts (kW) ou cavalos de força (CV, HP, PS). Um motor de um cavalo é aproximadamente igual a 0,735 kW, ou seja 1 CV = 0,735 kW A potência absorvida da rede elétrica será maior em função do rendimento e do fator de potência.

Efi ciencia energética O rendimento nos dá uma idéia das perdas produzidas dentro do motor. Esta varia com a potência e a rotação do motor e uma característica da qualidade da construção do motor e dos materiais utilizados. Os motores da Siemens apresentam baixo consumo e alta efi ciência.

O fator de potência também depende da construção foto 1.1 família de motores 1la e 2lg

Habitualmente os motores trifásicos normalizados podem conectar-se tanto em estrela como em triângulo. 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 escorregamento 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

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 recomendável 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 esferas, 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 quando 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 5 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 cação correspondente que é colocada no motor junto com a de identifi cação.

fi g 1.3 posições de montagem

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 termos, 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 intempérie. 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 importante 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

Este elevado tipo de isolamento permite a localização dos motores Siemens em terrenos de até 1000 metros sobre o nível do mar. Para maiores alturas e temperaturas ambientes, recomenda-se fazer uma consulta do caso.

Tamanho construtivo Conforme as normas ABNT / IEC, a distância entre a base dos pés e o centro da ponta de eixo determina o tamanho construtivo. Desta forma, um motor do tamanho 225 terá uma altura desde o piso onde se apóia até o centro do eixo de 225 m. O tamanho construtivo também determina outras dimensões básicas detalhadas a seguir:

Diâmetro da ponta de eixo Comprimento do cabo de eixo Tamanho dos furos de fi xação Distâncias entre os furos de fi xação Distância entre os furos dianteiros e o apoio da polia na ponta de eixo Grau de proteção e consumos conforme a tensão e frequência da rede na qual o motor é conectado.

Temperatura ambiente Os motores Siemens são fabricados com materiais de classe de isolamento F, e os dados nominais são referidos a uma elevação de temperatura de 105 K, o que permite instalá-los em áreas com uma temperatura ambiente de 50ºC, sem redução de potência, ou aproveitar as vantagens de um fator de serviço SF 1,15 em ambientes com temperaturas de até 40ºC.

tabela 1.2 tipos de proteção mecânica

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