ACIONAMENTO ELÉTRICO Rev 01 13 Fev 2

Unidade Operacional (CENTRO DE FORMAO PROFISSIONAL JOSE IGNACIO PEIXOTO)

ACIONAMENTO ELTRICO

Presidente da FIEMG Robson Braga de Andrade Gestor do SENAI Petrnio Machado Zica Diretor Regional do SENAI e Superintendente de Conhecimento e Tecnologia Alexandre Magno Leo dos Santos Gerente de Educao e Tecnologia Edmar Fernando de Alcntara

Elaborao Renato Lbo Rodrigues Unidade Operacional CENTRO DE FORMAO PROFISSIONAL JOSE IGNACIO PEIXOTO

Sumrio

APRESENTAO ................................................................................................................... 6 INTRODUO......................................................................................................................... 7 FUSVEIS ................................................................................................................................ 8 SIMBOLOGIA .......................................................................................................................... 8 CONSTITUIO....................................................................................................................... 8 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................10 CARACTERSTICAS DOS FUSVEIS QUANTO AO TIPO DE AO ......................................................10 CARACTERSTICAS ELTRICAS DOS FUSVEIS ............................................................................11 SUBSTITUIO ......................................................................................................................16 DIMENSIONAMENTO ...............................................................................................................16 BOTES DE COMANDO .......................................................................................................17 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................17 CONSTITUIO BSICA ...........................................................................................................17 BLOCO DE CONTATOS ............................................................................................................19 BOTOEIRA COM TRAVAMENTO .................................................................................................20 CARACTERSTICAS ELTRICAS ................................................................................................21 CHAVE AUXILIAR TIPO FIM DE CURSO ..............................................................................22 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................22 CONSTITUIO......................................................................................................................22 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................26 CARACTERSTICAS ................................................................................................................26 CONTATORES .......................................................................................................................28 CONSTITUIO......................................................................................................................28 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................31 TIPOS DE CONTATORES ..........................................................................................................32 VANTAGENS DO EMPREGO DE CONTATORES .............................................................................33 CARACTERSTICAS ELTRICAS ................................................................................................33 TECNOLOGIA DOS CONTATORES ..............................................................................................35 CONTATOS E TERMINAIS DE LIGAES PRINCIPAIS DOS CONTATORES ..........................................36 CONTROLE DO ESTADO DOS CONTATOS E CRITRIOS DE AVALIAO ...........................................37 IDENTIFICAO DOS TERMINAIS ...............................................................................................38 INTERTRAVAMENTO DE CONTATORES .......................................................................................38 RELS DE PROTEO .........................................................................................................41

RELS TRMICOS DE SOBRECARGA .........................................................................................41 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................43 CONDIES DE SERVIO ........................................................................................................46 TIPOS DE RELS DE SOBRECARGA ...........................................................................................48 TIPOS DE RELS ELETROMAGNTICOS .....................................................................................49 DISJUNTOR INDUSTRIAL .....................................................................................................51 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................52 CONSTITUIO......................................................................................................................52 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................54 SELETIVIDADE ......................................................................................................................56 SELETIVIDADE ENTRE FUSVEIS EM SRIE .................................................................................56 SINALIZAO .......................................................................................................................60 SMBOLOS ............................................................................................................................60 RELS DE TEMPO.................................................................................................................62 TIPOS DE RELS DE TEMPO QUANTO AO DOS CONTATOS......................................................62 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................63 CONSTITUIO......................................................................................................................64 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................64 TRANSFORMADORES PARA COMANDOS ELTRICOS .....................................................65 TRANSFORMADORES DE TENSO ............................................................................................65 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................65 CONSTITUIO......................................................................................................................65 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................66 CARACTERSTICAS ................................................................................................................66 APLICAES .........................................................................................................................67 AUTOTRANSFORMADOR .........................................................................................................67 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................67 CONSTITUIO......................................................................................................................67 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................68 TRANSFORMADOR DE CORRENTE (TC) ....................................................................................68 SIMBOLOGIA .........................................................................................................................69 FUNCIONAMENTO ..................................................................................................................69 APLICAES .........................................................................................................................70 CIRCUITOS E DIAGRAMAS ELTRICOS..............................................................................72 TIPOS DE DIAGRAMAS ............................................................................................................72 IDENTIFICAO LITERAL DE ELEMENTOS ...................................................................................75

SIGLAS DAS PRINCIPAIS NORMAS NACIONAIS E INTERNACIONAIS..................................................76 SISTEMA DE PARTIDA DIRETA DE MOTORES TRIFSICOS .............................................89 PARTIDA DIRETA COM REVERSO ............................................................................................95 SISTEMA DE PARTIDA ESTRELA-TRINGULO DE MOTORES TRIFSICOS CONDIES ESSENCIAIS:.....98 CARACTERSTICA FUNDAMENTAL .............................................................................................98 SISTEMA DE PARTIDA COM AUTOTRANSFORMADOR (COMPENSADORA) DE MOTORES TRIFSICOS ..103 COMPARAO ENTRE CHAVES ESTREIA-TRINGULO E COMPENSADORAS AUTOMTICAS ESTRELATRINGULO AUTOMTICA ......................................................................................................108

COMUTAO POLAR DE MOTORES TRIFSICOS .......................................................................109 SISTEMAS DE FRENAGEM DE MOTORES TRIFSICOS .................................................................112 REFERNCIA BIBLIOGRFICA ..........................................................................................113

Acionamento eltrico ________________________________________________________

Apresentao

Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento. Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo, coleta, disseminao e uso da informao. O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas, sabe disso, e, consciente do seu papel formativo, educa o trabalhador sob a gide do conceito da competncia: formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade de educao continuada. Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento, na sua rea tecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao se faz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua infovia, da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet to importante quanto zelar pela produo de material didtico. Isto porque, nos embates dirios, instrutores e alunos, nas diversas oficinas e laboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiais didticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos. O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didticos, aguar a sua curiosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entre os diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada! Gerncia de Educao e Tecnologia

________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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IntroduoEste estudo tem como objetivo apresentar alguns dos mais variados tipos de dispositivos eltricos utilizado na montagem de comandos eltricos, apontando caractersticas fsicas e construtivas dos mesmos. Analisaremos tambm o funcionamento eltrico destes, a fim de que possamos entender com mais clareza e objetividade, o seu princpio de funcionamento e a sua aplicabilidade, como tambm, alguns dos sistemas de partida utilizados para motores.


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FusveisSo dispositivos usados nas instalaes eltricas com a funo de proteger os circuitos contra os efeitos de curto-circuito ou sobrecargas.

Simbologia

ConstituioSo partes da constituio dos fusveis: o contato, o corpo isolante, o elo de fuso e o indicador de queima. (Fig. 1.2)

Contatos Servem para fazer a conexo dos fusveis com os componentes das instalaes eltricas. Feitos de lato ou cobre prateado, para evitar oxidao e mau contato.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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Corpo isolante feito de material isolante de boa resistncia mecnica, que no absorve umidade. Geralmente de cermica, porcelana ou esteatita. Dentro do corpo isolante se alojam o elo fusvel e, em alguns casos, o elo indicador de queima, imersos por completo em material granulado extintor - areia de quartzo de granulometria adequada de (acordo com a corrente mxima circulante). Elo de fuso- Material condutor de corrente eltrica e baixo ponto de fuso, feito em forma de fios ou lminas. Em forma de fio(fio). A fuso pode ocorrer em qualquer ponto do elo

Em forma de lmina - Assumem diversas formas de seo, conforme descrito a seguir. Elo fusvel com seo constante - A fuso pode ocorrer em qualquer ponto do elo. (Fig. 1.4)

Elo fusvel com seo reduzida normal - A fuso sempre ocorre na parte onde a seo reduzida. (Fig. 1.5)

Elo fusvel com seo reduzida por janelas - A fuso sempre ocorre na parte entre as janelas de maior seo. (Fig. 1.6)


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Elo fusvel com seo reduzida por janelas e um acrscimo de massa no centro - A fuso ocorre sempre entre as janelas. (Fig. 1.7)

Elo indicador de queima - constitudo de um fio muito fino, que est ligado em paralelo com o elo fusvel. No caso de fuso do elo fusvel, o fio do indicador de queima tambm se fundir, provocando o desprendimento da espoleta. (Fig. 1.8)

Indicador de queima Facilita a identificao do fusvel queimado. Desprende-se em caso de queima do fusvel.

FuncionamentoO funcionamento dos fusveis baseado na fuso do elo fusvel, condutor de pequena seo transversal que sofre um aquecimento maior que o dos outros condutores passagem da corrente. Para uma relao adequada entre seo do elo fusvel e o condutor protegido, ocorrer a fuso do metal do elo quando o condutor atingir uma temperatura prxima da mxima admissvel (especificada para cada fusvel, de acordo com sua aplicao e corrente nominal).

Caractersticas dos fusveis quanto ao tipo de aoOs fusveis podem ser de: ao rpida ou normal; ao ultra-rpida; ao retardada.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 10/113


Fusveis de ao rpida ou normal Neste caso a fuso do elo ocorre aps alguns instantes da sobrecarga. Os elos podem ser de fios com seo constante ou de lminas com seo reduzida por janeIas. So prprios para proteger circuitos com cargas resistivas. Exemplo Proteo de circuitos com lmpadas incandescentes e resistores em geral. Fusveis de ao ultra-rpida Neste caso a fuso do elo imediata, quando recebem uma sobrecarga, mesmc sendo de curta durao. So prprios para proteger circuitos eletrnicos, quando o dispositivos so semicondutores. Os semicondutores so mais sensveis e precisam de proteo mais eficaz contra sobrecarga, mesmo sendo de curta durao. Fusveis de ao retardada A fuso do elo na ao retardada s acontece quando h sobrecargas de longa durao ou curto-circuito. So prprios para proteger circuitos com cargas indutivas e/ou capacitivas (motores, trafos, capacitores e indutores em geral).

Caractersticas eltricas dos fusveis Corrente nominal (In). Tenso nominal (Vn). Resistncia de contatos. Limitao de corrente. Capacidade de ruptura. Caracterstica tempo x corrente. Influncia da temperatura ambiente.

Corrente nominal (In) Especifica a mxima corrente que o fusvel suporta continuamente sem se queimar. Geralmente vem escrita no corpo do componente.


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Existe um cdigo de cores padronizado para cada valor da corrente nominal. As cores esto numa espoleta indicadora de queima, que se encontra presa pelo elo indicador de queima. Cor Rosa Marrom Verde Vermelho Cinza Azul Amarelo Preto Branco Laranja Corrente nominal(A) 2 4 6 10 16 20 25 35 50 63

Tenso nominal (Vn) Especifica o valor da mxima tenso de isolamento do fusvel. uma caracterstica relacionada com o corpo isolante do dispositivo. Resistncia de contatos A resistncia de contatos entre a base e o fusvel responsvel por eventuais aquecimentos porque se ope passagem da corrente, podendo causar a queima do fusvel. Limitao de corrente Sob altas correntes, os fusveis atuam to rapidamente que a corrente de impulso de curto-circuito no pode ocorrer. O valor instantneo mximo da corrente alcanado durante o processo de interrupo denomina-se corrente de corte In. A limitao de corrente representada, nos catlogos, por meio de diagramas de corrente de corte. (Grf. 1) Capacidade de ruptura a capacidade que um fusvel tem de proteger com segurana um circuito, fundindo apenas seu elo de fuso, no permitindo que a corrente eltrica continue a circular. representada por um valor numrico acompanhado das letras kA (quiloampre). (Grf. 1)


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Caracterstica tempo x corrente A caracterstica tempo x corrente dos fusveis representada por um diagrama que relaciona o tempo de fuso com a corrente, em escala logartma, como indica o grfico 2. A curva caracterstica tempo de fuso x corrente construda, assintoticamente, a partir da corrente mnima de fuso, e a reta de efeito trmico equivalente (It) j na faixa de altas correntes de curto-circuito. O perfil da curva caracterstica depende, principalmente, da dissipao de calor no elemento fusvel; na norma VDE 0636 esto definidas faixas de tempo e de corrente dentro das quais essas curvas devem se situar. Tais faixas de tempo e de corrente so necessrias devido tolerncia intrnseca de fabricao. Pela VOE 0636, as caractersticas tempo x corrente admitem tolerncia de mais ou menos 7% no eixo da corrente. As curvas caractersticas tempo de fuso x corrente, para correntes nominais de 20A, so iguais s curvas de tempo de interrupo x corrente. Para correntes de curto-circuito mais altas, essas curvas separam-se devido aos respectivos tempos de arco, que dependem do fator de potncia e, primordialmente, da tenso de operao e da corrente de interrupo. (Grf. 2)


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Exemplo de leitura para fusvel rpido Um fusvel de 10A no se funde com a corrente de 10A, pois a reta vertical correspondente a 10A no cruza a curva correspondente. Com uma corrente de 20A, o fusvel se fundir em aproximadamente 0,2 segundos. (Grf. 3)


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Influncia da temperatura ambiente Nos catlogos e documentos tcnicos esto representadas as caractersticas tempo de fuso x corrente mdias, levantadas em uma temperatura ambiente de 20C + 50C Elas valem para elementos fusveis no previamente carregados, ou seja, elementos no estado frio. Na prtica, porm, os fusveis so expostos a diversos nveis de temperatura ambiente, que provocam pequenas variaes nas caractersticas esperadas.Em alguns tipos de fusveis (ex: fusvel NH Siemens), contudo, temperaturas entre 50C e +4500 tm influncia desprezvel sobre as curvas caractersticas. Eles podem, ainda, conduzir sua corrente nominal continuamente temperatura de 55C, ou no mnimo por 24 horas a 65C.

SubstituioNo recomendado o recondicionamento de um fusvel, devendo este, ao ser rompido, ser substitudo por outro de mesma capacidade.

DimensionamentoE a escolha de um fusvel que preencha as necessrias condies para fazer a proteo de determinado circuito. A escolha do fusvel deve ser feita de tal modo que uma anormalidade eltrica fique restrita a um subcircuito, sem atingir as demais partes do circuito do sistema considerado. Para dimensionar um fusvel deve-se levar em considerao as seguintes grandezas eltricas: corrente nominal do circuito; corrente de curto-circuito; tenso nominal.


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BOTES DE COMANDOSo dispositivos com a finalidade de interromper ou estabelecer momentaneamente, por impulso, um circuito de comando, para iniciar, interromper ou continuar um processo de automao. (Fig. 2.1)

Simbologia

Constituio bsicaOs botes de comando so compostos, basicamente, por um elemento frontal de comando (cabeote) e um bloco de contatos. Elemento frontal de comando E o elemento de acionamento do boto de comando, fabricado com diversos tipos de acionamentos para atender enorme faixa de aplicao das botoeiras. Tipos de elemento frontal de comando: normal; saliente; cogumelo; comutador de posies; comutador com Chave Yale. Normal - Utilizado nos comandos eltricos em geral. E um boto de longo curso e praticamente inexiste a possibilidade de manobr-lo acidentalmente. Normal faceado simples - Possui somente um dispositivo para acionamento. (Fig. 2.3)


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Normal faceado duplo - Tem dois dispositivos para acionamento, um boto verde (liga) e um boto vermelho (desliga) e, em alguns casos, um dispositivo de sinalizao luminoso, que acender ao acionarmos o boto verde. Este tipo de elemento pode ser encontrado com ligaes internas, que facilitam a sua conexo aos circuitos de comando. Os fabricantes fornecem, no corpo do componente, o diagrama de ligao. (Fig. 2.4)

Saliente - Sua construo torna o acionamento mais rpido, porm oferece a possibilidade de manobra acidental se no tiver guarnio. (Fig. 2.5)

Saliente com guarda total - Tem uma guarnio que impede a ligao acidental. (Fig. 2.6)

Cogumelo - Normalmente se destina a interromper circuitos em caso de emerg&icia. (Fig. 2.7)

Comutador de posies - Eremento que se mantm na posio selecionada pelo operador. Poder ser com manopla ou alavanca. (Fig. 2.8)


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Comutador com Chave Yale - Indicado para comando de circuitos no qual a manobra deve ser executada somente pelo operador responsvel. (Fig. 2.9)

Alguns tipos de botes de comando podem ser dotados de um elemento de sinalizao luminosa interna, que acender quando acionarmos o dispositivo, sinalizando a operao. Cdigos decores - Os botes de comando so fabricados segundo um cdigo internacional de cores, o que facilita a identificao do regime de funcionamento das maquinas comandadas pelos mesmos. O quadro a seguir mostra as cores e a indicao de suas funes.

Bloco de contatosElemento constitudo de um corpo isolante, contatos mveis, fixos e bornes para conexes. (Fig. 2.10)

Corpo isolante - Serve para envolver os contatos e sustentar os bornes para conexes. feito de material termoplstico (isolante) de boa resistncia mecnica.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 19/113


Contatos - So elementos responsveis pela continuidade da corrente eltrica no circuito. Os contatos so, normalmente, em forma de pastilha de liga de prata, elemento que assegura baixa resistncia de contatos (normalmente menor ou igual a 0,0202 quando novo). Alguns fabricantes fornecem, sob encomenda, contatos com banho de ouro. Bornes para conexes - So elementos que estabelecem a ligao dos condutores aos contatos fixos. (Fig. 2.11)

Observao Atualmente, os botes de comando so fabricados de forma que podemos inserir mais blocos de contatos NA e NF de acordo com as necessidades do circuito. Os blocos de contatos so acessrios disponveis no mercado de componentes eltricos. Boto de comando de impulso - aquele no qual o acionamento obtido pela presso do dedo do operador no cabeote de comando. A impulso pode ser: livre, sem reteno; com reteno. Livre, sem reteno - Quando o operador cessa a fora externa, o boto retorna posio desligada ou de repouso. Com reteno - Quando pressionado, mantm-se na posio at um novo acionamento.

Botoeira com travamento Travamento eltrico. Travamento mecnico.


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Travamento eltrico Quando o boto A for pulsado, o boto B estar impossibilitado de estabelecer o circuito (a - a1), ficando interrompido pelo boto A; o mesmo ocorre quando B pulsado, isto , b - b1 ficam interrompidos pelo boto B. (Fig. 2.12)

Travamento mecnico Pulsando-se o boto A, os contatos do boto B ficaro travados mecanicamente e impossibilitados de ligar O mesmo ocorre com o boto A, quando A acionado. (Fig. 2.13)

Caractersticas eltricas Corrente nominal. Tenso nominal.

Corrente nominal Os botes de comando so fabricados para valores de corrente nominal relativamente pequenos, normalmente entre 0,1 a 25A de corrente nominal e 1 a SOA para corrente de ruptura.


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Tenso nominal A tenso de isolao dos botes de comando varia entre 24V e 550V. Outra caracterstica a tenso deteste, que corresponde resistncia desolao do boto pr um tempo reduzido. A tenso de teste cinco vezes maior que a tenso nominal.

CHAVE AUXILIAR TIPO FIM DE CURSOChave que opere em funo de posies predeterminadas, atingidas por uma ou mais partes mveis do equipamento controlado (NBR 5459). (Fig. 3.1)

Simbologia

Constituio basicamente composta por um corpo (carcaa), bloco de contatos e um elemento de acionamento (cabeote). Corpo Elemento responsvel pela proteo mecnica dos contatos e bornes. Serve como suporte de fixao do elemento de acionamento. fabricado por________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 22/113


diferentes tipos de materiais, de modo que possa oferecer elevada resistncia mecnica, e trabalha em temperaturas variadas. (Fig. 3.3)

Bloco de contato Responsvel pelo acionamento eltrico do circuito de comando, quando acionado mecanicamente pelo cabeote. As chaves fim de curso admitem uma grande variedade de contatos NA e NF, de acordo com o sistema de acionamento eltrico. Exemplo 1 NA + 1 NA, 3 NA + 1 NF, 2 NA + 2 NF etc., sendo sua funo programada de acordo com a necessidade. Sistemas de contato Contatos simples ou por impulso. Contatos instantneos. Contatos prolongados.

Contatos simples ou pr impulso - Tm um estgio intermedirio entre a operao dos contatos NF e NA, dependente da velocidade de atuao. (Fig. 3.4) Contatos instantneos - No tm estgio intermedirio entre a operao dos contatos NF e NA. A abertura e fechamento dos contatos no depende, portanto, da velocidade de atuao. (Fig. 3.5)

Contatos prolongados - So usados para situaes especiais (especficas).


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Exemplo Quando so acionados, o contato NA se fecha, antes do contato prolongado NF se abrir, permanecendo fechado at quase o final do curso da ao, quando novamente se abre. (Fig.3.6)

Observao Os bornes dos contatos so identificados por cdigos numricos, idnticos aos contatos auxiliares dos outros dispositivos j estudados, padronizados pela I.E.C. Elemento de acionamento (cabeote) o elemento que aloja os mecanismos de acionamento do fim de curso. Os mecanismos de acionamento so variados, dependendo do tipo de cabeote, e selecionados de acordo com a funo de comando a ser executada. Existem vrios tipos de cabeotes que trabalham em dois movimentos bsicos: percurso de ao retilinea e percurso de ao angular; e seu retorno pode ser automtico ou pr acionamento. Percurso de ao retilnea Os cabeotes podem ser acionados na posio vertical ou horizontal. (Fig. 3.7)

Percurso de ao angular Para cabeotes de alavanca e cabeotes de hastes (Fig. 3.8).


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Dependendo da aplicao a que se destinam, podem ser: com ataque para direita e para a esquerda, como mostra a figura 3.9 (com retorno automtico ou sem retorno automtico); com ataque s para a direita ou s para a esquerda (com retorno automtico ou sem retorno automtico). (Fig. 3.10)

Afigura 3.11, a seguir, mostra alguns tipos de acionamentos (cabeotes) das chaves tipo fim de curso.


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FuncionamentoAcionando-se o cabeote de comando por meio das partes mveis de mquinas, como hastes, excntricos, ressaltos etc., sero executados a abertura e o fechamento dos contatos que operam diretamente em circuitos auxiliares e de comando. Observao A operao dos contatos depende do sistema de acionamento de contatos.

CaractersticasSuas principais caractersticas so: tenso nominal de isolamento; corrente nominal; nmero de manobras; grau de proteo. Tenso nominal de isolamento - Varia de acordo com o material usado na fabricao do dispositivo. Normalmente 500V(CA) 600V(CC). Corrente nominal - baseada na estrutura de seus contatos e bornes. Normalmente de l0A. Nmero de manobras - E o valor que define a vida til, eltrica e mecnica do dispositivo. Entende-se pr manobra qualquer ao sobre o dispositivo (ligar, desligar...). Exemplo Dez milhes de manobras, 30 milhes de manobras etc. Grau de proteo - O grau de proteo expresso em cdigo, devidamente normalizado, que classifica, para determinado equipamento, sua proteo contra choques, penetrao de corpos estranhos e lquidos. Exemplo lP 65 Onde: lP - significa grau de proteo Primeiro algarismo (6) - penetrao total contra o contato com partes sob tenso ou em movimento. Proteo total contra penetrao de p. Segundo algarismo (5) - proteo contra jatos de gua, provenientes de qualquer direo.A tabela, a seguir, mostra as diversas classificaes a que________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 26/113


esto sujeitos os invlucros dos aparelhos eltricos no que diz respeito ao grau de Proteo.


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ContatoresSo dispositivos de manobra mecnicos, acionados eletromagneticamente, operados distncia com fora de retrocesso. Construdos para uma elevada freqncia de operaes e cujo arco extinto no ar. Os contatores so usados para manobra de circuitos auxiliares de vrios tipos, execuo de motores e outras cargas, tanto de corrente contnua como alternada. (Fig. 4.1)

ConstituioO contator dividido em sistema de acionamento (ncleo mvel, ncleo fixo e bobi na) e sistema de manobra de carga (contatos mveis e fixos e/ou cmara de fasca). Contatos Parte do contator por meio do qual um circuito estabelecido ou interrompido, Existem contatos fixos e mveis e, de acordo com a utilizao, contatos principais e auxiliares.


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Contatos fixos Parte de um elemento de contato fixado carcaa do contator. Na extremidade oposta ao corpo onde esto montados os contatos fixos so colocados os bornes para conexes, destinados interligao do contator com outros dispositivos. Contatos mveis Normalmente feitos de cobre, tm dois pontos de contatos de prata nas extremidades, movidos quando acionamos a bobina do contator. Cmara de extino do arco eltrico um compartimento do contator que envolve os seus contatos principais. Seu principal objetivo a extino da fasca ou arco voltaico, que surge quando se interrompe ou fecha-se um circuito eltrico. O arco orienta-se em virtude da ao da fora do campo magntico prprio, dirigido do ponto de contato para fora (sopro dinmico). Terminais de conexo Destinam-se interligao do contator com outros dispositivos do circuito. Carcaa E a parte que aloja e sustenta todos os componentes do contator; feita de matenal isolante, que oferece resistncia eltrica e mecnica. Bloco de contatos auxiliares Compartimento onde se encontram os contatos auxiliares fixos e mveis (NA e NF). Suporte dos contatos mveis Sustenta mecanicamente os contatos mveis e se encontra preso ao ncleo mvel; feito de material isolante de alta resistncia mecnica. Ncleo mvel, Elemento feito de lminas de ferro sobrepostas, isoladas entre si, que diminuem as perdas no ferro; acoplado mecanicamente ao suporte dos contatos mveis.


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Bobina o elemento responsvel pela criao de um campo magntico, que faz movimentar eletromecanicamente o sistema mvel do contator. constituda por vrias espiras de fio esmaltado, enroladas num carretel isolante. Quando a bobina percorrida por uma corrente eltrica, produz um campo magntico. Ncleo fixo Elemento responsvel pela concentrao das linhas de fora do campo magntico criado pela bobina, evitando que elas se dispersem. feito de lminas de ferro sobrepostas, isoladas entre si. Nos contatores com acionamento em corrente alternada inserido ao ncleo fixo um anel metlico nos plos magnticos, denominado anel de defasagem (anel de curto-circuito). Este anel fica sob a ao do campo magntico, proveniente de uma corrente alternada, e sua funo evitar que ocorram rudos e trepidaes. J que, com a passagem da corrente alternada por zero, a fora magntica desaparece, o anel que est sob a ao do campo magntico sofre induo, dando origem a um campo magntico prprio do original. Com isto, a fora magntica atuante nunca atinge o valor zero. (Fig. 4.3)

Observao Acessrio - supressor de sobretenso: utilizado no amortecimento das sobretenses provocadas por conta tores durante as operaes de abertura. Estas sobretenses podem colocar em risco de dano componentes sensveis variao de tenso, ligados paralelamente com a bobina do contator. Tais acessrios so usados como amortecedores,circuitos RC ou Varistores. (Fig. 4.4)


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FuncionamentoQuando a bobina do contator alimentada por um dispositivo de comando (botoeiras, fins de curso etc.), cria-se um campo magntico no ncleo fixo, que atrai o ncleo mvel. Estando os contatos mveis acoplados mecanicamente ao ncleo mvel, deslocam-se ao encontro dos contatos fixos, fechando o circuito.


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Para desligamento dos contatores, interrompe-se a alimentao da bobina, desaparecendo, ento, o campo magntico, provocando por molas o retorno do ncleo mvel e, assim, separando os contatos que automaticamente desligam o circuito. (Fig. 4.6)

123456-

Ncleo Fixo Bobina Ncleo Mvel Contato Fixo Contato Mvel Cmara de Extino

Tipos de contatoresDe acordo com as caractersticas eltricas e as condies de servio, os contatores podem ser classificados em: contatores tripolares de potncia e contatores auxiliares.


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Contatar tripolar - Destina-se a efetuar o acionamento de diversos tipos de cargas das instalaes industriais, como motores eltricos, capacitores, resistncias de aquecimento etc. Suas principais caractersticas so: podem possuir contatos principais e auxiliares; maior robustez de construo; facilidade de associao a rels; tamanho fsico de acordo com a potncia da carga; a potncia da bobina do eletroim varia de acordo com o tipo de contator; geralmente tem cmara de extino de arco; podemos inserir blocos de contatos auxiliares fornecidos pelo fabricante.

Contator auxiliar - Destina-se a efetuar o comando de pequenas cargas. utilizado no comando de sinalizaes, eletrovlvulas, bobinas de contatores tripolares etc. Normalmente, os contatores auxiliares so utilizados para aumentar o nmero d4 contatos auxiliares dos contatores tripolares. Suas principais caractersticas so: tamanho fsico varivel conforme o nmero de contatos; corrente nominal de carga mxima igual a 1 QA para todos os contatos; cmara de extino praticamente inexistente.

Vantagens do emprego de contatores Comando distncia. Facilidade de instalao. Elevado nmero de manobras (elevada durabilidade). Fcil substituio de peas danificadas. Tenso de operao de 85% a 110% da tenso nominal prevista para o contato Facilidade de associao a rels, fusveis e chaves especiais para proteger automatizar os circuitos.

Atualmente, os fabricantes fornecem peas de reposio originais como bobinas, jogos de contatos, cmara de fasca (arco), blocos de contatos auxiliares etc.

Caractersticas eltricasO contator um dos dispositivos de seccionamento mais usado nas instalaes eltricas.


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Para fazermos a escolha de um contator, devemos conhecer suas caractersti cas eltricas, que so informaes padronizadas e esto contidas nos selos de iden tificao do contator e catlogos de fabricantes. As principais caractersticas de um contator so: tenso nominal de isolao; tenso nominal de servio; potncia nominal eltrica e mecnica; corrente nominal de servio; freqncia de manobras; categorias de emprego; tenso nominal de comando; nmero de contatos auxiliares.

Tenso nominal de isolao o valor da tenso que caracteriza a resistncia de isolamento do contator (propriedade do material isolante, que evita que este se torne condutor, devido s correntes de descarga). Tenso nominal de servio o valor eficaz da tenso, pelo qual um dispositivo de manobra designado e ao qual so referidos outros valores nominais. Poder vir expressa em valores diferentes, dependendo da tenso de trabalho ou do local onde estiver instalado o dispositivo. Exemplo 220V - 240V - 380V Potncia nominal eltrica e mecnica a potncia real consumida por um equipamento eltrico, expressa em watts (W). Observao Normalmente, nas placas de identificao dos contatores, vem expressa a potncia mecnica em CV ou HP, correspondente potncia eltrica. Ex.: Potncia nominal eltrica de 7,5kW e potncia mecnica de 1OHR Corrente nominal de servio (th) - a corrente mxima que os contatos de um dispositivo suportam, sem danificar as suas partes isolantes; indicada pelo fabricante, depende normalmente da tenso nominal de servio, da freqncia e da categoria de emprego.


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Frequncia de manobras - Nmero de manobras por hora que o contator deve realizar. Quanto maior for este valor, menor ser a vida dos contatos. Categorias de emprego - Determinam as condies para ligao e interrupo da corrente nominal de servio e tenso nominal de servio correspondente, para utilizao normal do contator nos mais diversos tipos de aplicao para CA e CC. Veja a tabela a seguir. Corrente Alternada AC-1 Cargas resistivas ou pouco indutivas AC-2 Manobra de motores com anis coletores,freio por cntra corrente, reverso AC-3 Manobra de motores com rotor gaiola, desligamento em regime AC-4 Manobra de motores com rotot gaiola, servio intermitente, pulsatrio e reverso a plena marcha Corrente Continua DC-1 Cargas resistivas ou pouco indutivas DC-2 Motores em derivao, desligamento em regime DC-3 Motores em derivao, freio pro contra corrente, reverso DC-4 Motores com exitao srie, desligamento em regime DC-5 Motores com exitao srie, freio por contra corrente, reverso Tenso nominal de comando - a tenso de alimentao da bobina do contator. Para essa especificao deve-se observar a tenso do circuito de comando e a freqncia da rede. De acordo com as normas, os contatores devem operar perfeitamente com at 85% da tenso nominal de comando. Nmero de contatos auxiliares - Definidos de acordo com a necessidade do circuito.

Tecnologia dos contatoresDevido tendncia constante para uma crescente automao, os dispositivos de manobra sofrem constantes modificaes nas suas caractersticas fsicas e construtivas para adequao s atuais necessidades, como: reduo do espao necessrio; maior facilidade na montagem e conexo facilidade de inspeo; etc. Esta modificaes, geralmente, no alteram o princpio de funcionamento dos dispositivos. O tcnico deve observar atentamente estas adequaes dos dispositivos, consultando manuais fornecidos pelos fabricantes, para estar apto a fazer inspees nos elementos que constituem dispositivos e montagens de circuitos.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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Contatos e terminais de ligaes principais dos contatoresOs contatos so as nicas peas de um contator sujeitas a um desgaste aprecivel. Sua vida til depende do valor da corrente de desligamento e da freqncia de manobra. Os contatos devem, portanto, ser verif icados regularmente e, quando necessrio, substituidos para aproveitamento total da vida til mecnica do contator. Somente em alguns poucos casos justificvel, devido a razes econmicas e tcnicas, o projeto de um contator de maneira que sua vida til eltric seja igual sua vida til mecnica. Estes componentes podero, entretanto, necessitar substituio resultante de um curto-circuito (geralmente ao iniciar a operao) ou devido a uma alta freqncia de manobra. Os contatos so construdos para interrupo dupla ou em ponte de circuito de corrente, tcnica atualmente muito empregada em aparelhos modernos e de alta qualidade. A interrupo em ponte visa reduzir os efeitos destrutivos do arco voltaico, que se forma no instante em que os contatos se separam. Esta diviso em dois arcos de menor intensidade, por isso mesmo mais fracos e de mais fcil extino, protege as peas de contato. Acrescentando-se uma cmara de extino do arco, obtm-se uma extino rpida do arco voltaico. (Fig. 4.7)

Em contatos destinados a interromper altas capacidades de corrente possvel reduzir o efeito do arco voltaico mediante a interrupo mltipla do circuito de corrente, dispondo de diversos contatos de ponte em srie. Ao aplicar essa tcnica, no se esquecer de que pontos de contato so lugares onde se desenvolve calor, em virtude da maior resistncia passagem da corrente entre os contatos mveis e os fixos. Na ao da cmara de extino, o arco se move sobre as peas fixas de contato, que se prolongam at perto das lminas para sua extino. Chegando junto extremidade externa do contato, o arco atrado pelas lminas de ao da cmara de extino. Passando para estas, penetra entre as lminas, sendo subdividido em uma srie de pequenos arcos. Com este________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 36/113


mtodo obtm-se, principalmente, o rpido afastamento do arco das peas de contato e, subseqentemente, a subdiviso do arco, permitindo a desejada extino rpida. Praticamente no aparecem fascas do lado exterior da cmara; o aquecimento desta tambm mnimo, mesmo com alto nmero de interrupes consecutivas. Ao ligar o contator podero surgir fascas de curta intensidade, quando h um ricochete entre as peas de contato. Este ricochete causado pelo impacto entre a pea fixa de contato e a mvel, no instante de ser ligado o contator. O tempo de durao do ricochete depende das massas dos contatos, sendo tanto menor quanto menores forem estas. A grandeza de corrente no instante de ligao, por vezes bem superior nominal, como no caso de motores, no influi na vida dos contatos.

Controle do estado dos contatos e critrios de avaliaoA durabilidade dos contatos dos contatores, em meses e anos, pode ser estimada a partir de condies de aplicao especificadas por meio de um monograma. No entanto, deve-se inspecionar regularmente os contatos, porque sua vida til, por diversos motivos, poder ser maior ou menor do que a teoricamente esperada. Tais motivos podem ser no apenas tolerncia de fabricao, mas igualmente o fato de que, muitas vezes, impossvel prever todas as condies de servio que determinam a durabilidade dos contatos. Inspees podem ser feitas nos intervalos de funcionamento. Elas contribuem para a confiabilidade de uma instalao e evitam interrupes durante o servio. Por outro lado, necessria uma inspeo visual aps uma perturbao, como um curto-circuito. Note-se que, segundo as normas, permitido, aps um curto-circuito, que os contatos de um contator venham a fundir-se. Na inspeo visual, deve-se saber avaliar a necessidade de reposio dos contatos. suprfluo, por exemplo, substitui-los porque tornaram-se speros e chamuscados devido aos arcos voltaicos. Essas ocorrncias so perfeitamente normais e no interferem no seu funcionamento. Se um jogo de contatos ainda pode ser utilizado ou no, depende praticamente s do volume de material remanescente nas pastilhas de contato. Quando no for possvel a inspeo visual, por impossibilidade de desativar o sistema, sugere-se o acompanhamento da evoluo da temperatura de cada contato (plo) mediante os terminais de conexo do contator. Constatada a evoluo diferenciada muito rpida da temperatura, desativar o sistema e verificar vsualmente a situao dos contatos do contator.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 37/113


Identificao dos terminaisA normalizao na identificao de terminais dos contatores e demais dispositivos de manobra de baixa tenso o meio utilizado para tornar mais uniforme a execuo de projetos de comandos e facilitar a localizao e a funo desses elementos na instalao. Essas normalizaes so necessrias, principalmente, devido crescente automatizao industrial. Contatos principais - Os terminais de entrada (da fonte) so identificados com algarismos 1, 3 e 5 e os de sada (do lado da carga), 2,4 e 6. Alm disso, so identificados igualmente com as seguintes designaes: L1 e/ou 1; T1 e/ou 2; L2 e/ou 3; T2 e/ou 4; L3 e/ou e/ou 6. Contatos auxiliares - So identificados por nmeros de dois dgitos, sendo que o primeiro dgito indica a posio ocupada pelo contato a partir da esquerda, e o segundo indica a funo do contato.

Intertravamento de contatores um sistema eltrico ou mecnico destinado a evitar que dois ou mais contatores se fechem, acidentalmente, ao mesmo tempo, provocando curtocircuito ou mudana da seqncia de funcionamento de um determinado circuito. lntertravamento eltrico Por contatos auxiliares do contator - Neste processo inserido um contato auxiabridor de um contator no circuito de comando, que alimenta a bobina do outro contator. Deste modo, faz-se com que o funcionamento de um dependa do outro. (Fig.4.9) Por botes conjugados - Neste processo, os botes so inseridos no circuito de comando, de forma que, ao ser acionado para comandar um contator, haja a interrupo do outro (boto b1, fechador de c1, conjugado com b1, abridor de c2 b2, fechador de c2, conjugado com b2, abridor de c1). (Fig.4.9)


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Intertravamento mecnico Sistema mecnico de bloqueio que fica incorporado aos elementos de juno dos contatores, mantendo o sistema acoplado. Quando usamos este recurso, os contatores so montados lado a lado, formando um conjunto compacto, como se fosse uma nica pea. (Fig. 4.10)


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Rels de proteoDispositivos de proteo cujos contatos auxiliares comandam, de acordo com a variao de certas grandezas (corrente, tenso), outros dispositivos de um comando eltrico.Os rels de proteo so integrantes de um disjuntor industrial.

Rels trmicos de sobrecargaDispositivos que atuam pelo efeito trmico provocado pela corrente eltrica, protegendo componentes de uma instalao quando as sobrecorrentes que ocorrem durante o seu funcionamento permanecem por tempo excessivo, ou quando tais componentes de sobrecarga aquecem as bobinas dos motores e os cabos a nveis inadmissveis, reduzindo a vida til de sua isolao. (Fig. 5.1)

Fig. 5.2


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Princpio construtivo de um rel de sobrecarga Um rel de sobrecarga tem os seguintes componentes. (Fig. 5.3) PRINCPIO CONSTRUTIVO DE UM REL DE SOBRECARGA BIMETALICO

Contatos auxiliares - So parte do dispositivo que interrompe o circuito eltrico em caso de sobrecarga, podendo retornar posio inicial automaticamente ou manualmente. Boto de rearme - o elemento cuja funo armar o(s) contato(s) auxiliar(s) do rel de sobrecarga. Lmina bimetlica auxiliar - Elemento cuja funo fazer a compensao do ajuste, de acordo com a variao da temperatura ambiente. Lminas bimetlicas principais - Acionam um dispositivo mecnico quando sofrem dilatao e consequente deflexo, devido elevao da________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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corrente eltrica e da temperatura das lminas, comutando os contatos mveis do rel. Mecanismo de regulagem (ajuste de corrente) - o elemento atravs do qual se faz a regulagem da corrente mxima solicitada pela carga que poder circular no circuito. (Fig. 5.4)

FuncionamentoOs rels de sobrecarga foram desenvolvidos para operar baseados no princpio de pares termoeltricos. O princpio de operao do rel est fundamentado nas diferentes dilataes que apresentam os metais, quando submetidos a uma variao de temperatura. Duas ou mais lminas de metais diferentes (normalmente ferro e nquel) so ligadas por soldas, sob presso ou eletroliticamente. Quando aquecidas elas se dilatam diferentemente e se curvam. Esta mudana de posio usada para comutao de um contato. Durante o esfriamento, as lminas voltam posio inicial. O rel est, ento, novamente pronto para operar, desde que no exista no conjunto um dispositivo mecnico de bloqueio. O rel permite que o seu ponto de atuao, ou seja, o alongamento ou a curvatura das lminas, para o qual ocorre o desligamento, possa ser ajustado com o auxlio de um dial. Isto possibilita ajustar o valor de corrente que promover a atuao do rel.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 43/113


Deve-se calibrar a corrente de ajuste do rel em funo da corrente nominal do componente a ser protegido (por exemplo, um motor). (Fig. 5.5)

Ao da corrente nas lminas As lminas do rel de sobrecarga bimetlico podem ser aquecidas de diversas formas pela corrente. Aquecimento direto - As lminas esto no circuito principal e so percorridas pela corrente total ou parte dela. O aquecimento, neste caso, funo da intensidade de corrente e da resistncia das lminas. (Fig. 5.6)

Aquecimento indireto - Neste caso, as lminas ou so envolvidas ou recebem calor de um elemento resistivo. (Fig. 5.7)

Aquecimento semidireto - As lminas so aquecidas pela passagem de corrente e, adicionalmente, por um elemento resistivo. O elemento resistivo pode ser ligado em srie ou paralelo com as lminas. Este tipo de rel usado para pequenas correntes de atuao visando dilatao necessria. (Fig.5.8)


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Rels de sobrecarga com operao por transformadores de corrente - Neste caso, podem ser usados dois tipos de transformadores de correntes: 1- transformadores de corrente, que operam lnearmente at aproximadamente dez vezes a corrente nominal primria; 2- transformadores de corrente saturados, que no operam linearmente em mltiplo de corrente (faixa de saturao), mas sim em sobrecorrente de sobrecarga a partir de corrente nominal. (Fig.5.9)

Caractersticas de disparo A caracterstica de disparo do rel de sobrecarga indica os vrios tempos de atuao em funo de mltiplos ajustes (Grf. 4) As caractersticas de disparo so definidas sob a forma de curvas, fornecidas pelo fabricante com a indicao do tempo de disparo, a partir do estado frio da corrente, at um valor de, ao menos, oito vezes a corrente de plena carga do motor com o qual previsto que o rel vai ser usado. O fabricante deve indicar, por meios adequados, as tolerncias aplicveis a tais curvas.


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Condies de servioInfluncia da temperatura ambiente - As caractersticas de disparo correspondem a um valor determinado da temperatura ambiente e so baseadas na ausncia de carga prvia do rel de sobrecarga (ou seja, estado frio). Este valor de temperatura ambiente deve ser claramente indicado nas curvas de disparo; os valores usuais so de + 20C ou + 40C Compensao de temperatura - Os rels de sobrecarga trmicos tm compensao de temperatura ambiente, que obtida conforme a seguinte descrio: com uma temperatura ambiente de + 30C as lminas bimetlicas principais se dilataro, curvaro e tero deslocado, pelo cursor, uma parte do percurso, o que, para um determinado valor de corrente, resultaria em um tempo de disparo menor; para que isto seja evitado, o cursor atua sobre a lmina bimetlica auxiliar; esta lmina no , contudo, percorrida pela corrente, sendo aquecida somente pela temperatura ambiente, e se curvar na proporo das lminas principais; desta forma, as lminas aquecidas pela corrente determinaro um mesmo tempo de disparo para qualquer temperatura ambiente. Este tipo de compensao de temperatura atua satisfatoriamente na faixa de+ 20C a + 50C. Proteo contra religamento involuntrio - Aps um disparo por sobrecarga, as lminas bimetlicas necessitam resfriar-se e retornar sua posio inicial at que o rel esteja novamente em condies de servio. Assim, o intervalo de repouso necessrio ao motor fica obrigatoriamente assegurado.


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Rels de sobrecarga em rearme automtico so utilizados com contatores co-mandados por boto de impulso. Aps o tempo de resfriamento, o contato auxiliar do rel retorna sua posio inicial, no ativando o circuito de comando. Rels de sobrecarga em rearme manual so utilizados em contatores comanda-dos por chave de posio fixa. O contato auxiliar do rel permanece aberto aps o tempo de resfriamento, impedindo ativar-se o circuito de comando. Proteo contra falta de fase - A curva caracterstica de disparo de um rel de sobrecarga trifsico dada na condio de que todas as trs lminas so percorridas por correntes equilibradas. No caso de falta de fase, apenas duas lminas so aquecidas e devem produzir, sozinhas, o deslocamento/fora necessria para atuao do mecanismo de disparo. (Fig. 5.10) Rels de sobrecarga trifsicos, com proteo contra falta de fase, oferecem a vantagem de atuao mais rpida quando sob carga bifsica, ou seja, falta de uma fase. Causas de sobrecargas em motores: Conjugado resistente muito alto em regime contnuo. Fator de marcha muito alto em regime no-contnuo. Tempos de partida e de frenagem muito longos. Bloqueio do rotor. Desvios excessivos da tenso e da freqncia da rede e Interrupo de um condutor de alimentao (falta de fase).


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Tipos de rels de sobrecargaAs condies de servio de um rel de sobrecarga e o tipo de ao da corrente nas lminas bimetlicas, vistas anteriormente, so caractersticas que determinam o tipo de rel. De acordo com esse critrio, os rels se dividem em: rel direto; rel indireto; rel com reteno; rel sem reteno; rel compensado; rel diferencial ou falta de fase. Rel direto - Quando aquecido pela passagem da corrente pelo prprio bimetal. Rel indireto - Quando o aquecimento do bimetal feito por um elemento resistor, que transmite o calor para o bimetal. Rel com reteno - Apresenta dispositivos que travam as lminas bimetlicas na posio desligada, aps sua atuao. Para recoloc-las em funcionamento, necessrio soltar manualmente a trava, pulsando o boto de reset aps ter verificado a causa do desarme do rel. Rel sem reteno - O rel sem reteno volta condio de funcionamento aps o esfriamento das lminas. Rel compensado - Tem um elemento bimetlico auxiliar que compensa as variaes da temperatura ambiente. Rel diferencial ou falta de fase - Dispara com maior rapidez que o normal, quando h falta de uma fase ou sobrecarga em uma delas.


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Rels eletromagnticos So dispositivos de proteo cujo princpio de funcionamento est fundamentado em um eletroim, que atua movimentando sua parte mvel a partir de um determinado fluxo magntico. (Fig. 5.11)

Tipos de rels eletromagnticosOs rels eletromagnticos mais comuns so: rel de subtenso; rel de sobrecorrente.

Rel de subtenso - O rel de subtenso recebe regulagem para uma tenso mnima (aproximadamente 20% menor que a tenso nominal do dispositivo a ser protegido). Se esta baixar a um valor prejudicial, o rel atua interrompendo o circuito de comando das chaves principais e, conseqentemente, abrindo seus contatos principais. Estes rels so aplicados, principalmente, em contatores e disjuntores. (Fig. 5.13)


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Rel sobrecorrente - Quando um rel for regulado para proteger um circuito contra excesso de corrente, ele abrir o circuito principal indiretamente assim que ela atingir o limite estabelecido pela regulagem.

Funcionamento Circulando pela bobina uma corrente elevada, o ncleo atrai o fecho, o qual provoca a abertura do contato abridor, interrompendo o circuito de comando. (Fig. 5.15) Regulagem - Girando-se o boto de regulagem no sentido da seta (Fig. 5.15), distancia-se cada vez mais o fecho do ncleo. Para que o ncleo atraia o fecho, necessria uma grande imantao. Portanto, ser preciso que a bobina seja percorrida por uma elevada corrente.


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DISJUNTOR INDUSTRIALDisjuntor industrial um dispositivo de manobra mecnico, utilizado para estabelecer, conduzir e interromper correntes sob condies normais do circuito, e interromper correntes sob condies anormais do circuito, como: curto-circuito, sobrecarga ou subtenso. E, normalmente, usado para comandar motores trifsicos (Fig. 6.1)

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Simbologia

ConstituioO disjuntor industrial composto, basicamente, de: contatos principais; cmara de extino do arco; transformador de corrente dos rels de proteo; mecanismo de acionamento; manopla de acionamento.


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Tambm podem fazer parte deste dispositivo: rels de sobrecarga, de curto-circuito, subtenso e desligamento distncia. Estes rels esto representados no diagrama a seguir, para melhor entendimento


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FuncionamentoOs disjuntores industriais so dispositivos que associam as caractersticas dos rels trmicos e eletromagnticos, surgindo ento, por esta combinao, um sistema de proteo contra subtenso, curto-circuito e sobrecarga. Como j conhecemos o principio de funcionamento de cada elemento que compe este sistema de proteo, basta salientar que, quando associados, devero ser regulados de acordo com a caracterstica de funcionamento de cada um. A tabela a seguir mostra a relao entre os tipos de disparadores existentes no disjuntor e suas funes. No caso de carga motora, os disparadores de sobrecarga so ajustveis, e o de sobrecorrente, instantneo.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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O grfico 5 ilustra a curva caracterstica tempo-corrente de um disjuntor para proteo de motores com disparadores de sobrecarga e de curto-circuito.


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Caractersticas eltricas do disjuntor industrial As principais caractersticas eltricas do disjuntor industrial, e que devem serobservadas pelo tcnico tanto na instalao como na substituio, so: tenso nominal; corrente nominal; freqncia.

As caractersticas acima citadas so fornecidas, pelo fabricante, em manuais tcnicos ou no elo de identificao do dispositivo.

SELETIVIDADESeletividade a operao conjunta de dispositivos de proteo, que atuam sobre os de manobra ligados em srie para a interrupo escalonada de correntes anormais. Em caso de curto-circuito, os dispositivos de proteo por sobrecorrente devem rapidamente, interromper a alimentao apenas do ponto onde ocorreu a anormalidade, no perturbando desnecessariamente a alimentao dos demais consumidores. Seletividade nos circuitos de baixa tenso no sentido da alimentao para a carga. Eles podem estar dispostos em srie: fusvel do alimentador com fusveis dos ramais; disjuntor com disjuntor; rels de um disjuntor com fusvel; fusvel com rels de um disjuntor.

Quando nos referimos ao disjuntor, subentendem-se dois dispositivos de proteo: rel trmico; rel eletromagntico.

Seletividade entre fusveis em srieOs cabos de alimentao e os circuitos de sada derivados de um barramento conduzem diferentes correntes de servio e tm, por isso, sees distintas. Por conseguinte, so protegidos por fusveis de diferentes correntes nominais. Perante um curto-circuito, os fusveis so percorridos pela mesma corrente de curto-circuito. Em princpio, fusveis instalados em srie so seletivos quando suas curvas caractersticas de fuso - mais suas faixas de disperso - no se interceptam e mantm escalonamento entre si. (Fig.7.1)________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 56/113


-Exemplo Uma corrente de 1 300A interromper o fusvel de 10CA em 0,03 segundos e, para interromper o fusvel de 200A, sero necessrios 1,4 segundos, o que garantir nesse caso a seletividade do circuito. Seletividade entre disjuntores em srie A seletividade entre disjuntores em srie s possvel quando as correntes de curto-circuito, no ponto de instalao de cada um dos disjuntores, varia suficientemente. Observando o circuito no sentido gerador para consumidor, a corrente de operao do primeiro disjuntor deve ser ajustada para um valor superior ao mximo valor de curto-circuito admissvel no ponto do disjuntor subseqente, o qual dever atuar em caso de defeito. Se a variao das correntes de curto-circuito, nos diferentes pontos de instalao dos disjuntores, pequena (insignificante) a seletividade obtida atravs de um retardo no tempo de atuao do rel eletromagntico de ao rpida do disjuntor antecedente. O tempo de desligamento do rel do disjuntor antecedente retardado a ponto de termos a garantia de que o disjuntor mais prximo do consumidor ir atuar Um escalonamento entre dispositivos de proteo dos disjuntores da ordem de 0,07 a 0,15 segundos suficiente para torn-los seletivos. Alm disto, a corrente de operao do rel eletromagntico de ao rpida deve ser ajustada a, pelo menos, 1,25 vezes o valor de desligamento do disjuntor subseqente. (Fig. 7.2)


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Seletividade entre fusveis e rels de um disjuntor Seletividade entre fusveis e rel trmico Na faixa de sobrecarga, existe seletividade se a curva caracterstica do rel trmico, dentro de uma faixa de tempo, no intercepta a curva caracterstica dos fusveis. (Fig. 7.3)


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Seletividade entre fusveis e rel eletromagntico Em caso de curto-circuito, deve-se considerar que o fusvel continua sendo aquecido pela corrente durante todo o tempo de arco do disjuntor. E necessrio que a curva caracterstica do fusvel esteja, no mnimo, 0,07 segundos acima da curva de desligamento do rel de curto-circuito. (Fig. 7.4)


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SINALIZAOSinalizao uma forma visual ou sonora de indicar determinada operao em um circuito, mquina ou conjunto de mquinas. A sinalizao pode ser feita por buzinas, campainhas, sinaleiros luminosos ou sinalizadores audiovisuais.

Smbolos

Sinaleiros luminosos So sinaleiros usados para indicar as condies de operao de um circuito por meio de um visor com cores padronizadas. (Fig. 8.1)

Constituio So constitudos de um elemento frontal de sinalizao e um elemento soquete. Elemento frontal de sinalizao - Tem um visor com cores estabelecidas por normas (Fig. 8.2) para as principais aplicaes, conforme a tabela a seguir


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Cor

Ordem de comando

Vermelho

Parar, desligar. Desligar- emergncia

Verde ou preto

Partida, ligado, toques.

Amarelo

Partida de retrocesso fora das condies normais de operao. Partida de ummovimento para evitar condies de perigo. Qualquer funo para a qual as cores encionadas acima no tm validade.

Parar, desligar Parada de um ou mais motores Parada de unidades de mquinas Parade do ciclo de operao Parada em caso de perigo Desligar em caso de aquecimento perigoso Colocar circuito de comando sob tenso. Dar partida a um ou mais motores para funes auxiliares. Dar partida a unidades de mquina. Acionar dispositivo de reteno magnticos. Operao de toques. Retrocesso de elementos da mquina para o ponto de partida do ciclo, caso este no tenha sido completado. O acionamento do boto amarelo pode desligar outras funes previamente programadas. Comando de funes auxiliares, que no tenham correlao com o ciclo de operao. Destravamento de rels de proteo.

Branco ou azul claro

Em alguns casos usa-se um tipo de sinaleiro com visor translcido, que possibilita a insero de dizeres, nmeros ou smbolos em suas lentes. A lente do sinalizador deve propiciar bom brilho e apresentar-se completamente opaca em relao luz ambiente, quando a luz est apagada. Especificao - feito de acordo com o modelo (que determina suas dimenses, cores etc.), dimetro da furao e fixao ao painel, normalmente, por meio de um anel rosquevel. Elemento soquete - Acoplvel aos elementos frontais de comando. So projetados para permitir a utilizao das lmpadas incandescentes soquetes E-14 e BA9S. O elemento soquete pode ser acoplado a um transformador, resistor, conversor ou pisca-pisca, de acordo com as caractersticas eltricas da lmpada usada e do tipo de sinalizao. (Fig. 8.3) Especificao - feito de acordo com o tipo de lmpada a ser usada, tenso, potncia e temperatura. Exemplo Soquete 6A95 - Carga admissvel 6 - 380 V/2W (T= 850C) ou 1W (T = 1000C) Soquete E-14 - Carga admissvel 6 - 380V (T = 850C)________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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RELS DE TEMPOOs rels de tempo so dispositivos empregados em todos os processos de temporizao de manobras, em circuitos auxiliares de comando, regulao, proteo etc., dentro do limite de suas caractersticas eltricas.

Tipos de rels de tempo quanto ao dos contatosInstantneo energizao Alimentando-se o dispositivo (terminais a - b da figura 9.5), a contagem do tempo iniciada e, simultaneamente, os contatos so ativados. Transcorrido o tempo programado, os contatos so desativados. Interrompendo-se a alimentao durante a contagem do tempo, o mesmo anulado e os contatos so igualmente desativados. (Fig. 9.1)

Com retardo energizao Alimentando-se o dispositivo (terminais a - b da figura 9.5), inicia-se a contagem do tempo. Transcorrido o tempo programado, os contatos so ativados e s sero desativados ao desligar-se a alimentao, Interrompendose a alimentao durante a contagem do tempo, anula-se o tempo transcorrido. (Fig. 9.2)


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Com retardo a desenergizao Alimentando-se o dispositivo (terminais a - b da figura 9.5), os contatos so ativados instantaneamente. Ao cortar a alimentao inicia-se a contagem do tempo. Transcorrido o tempo programado, os contatos so desativados. (Fig. 9.3)

Tipos de rels de tempo quanto ao princpio de funcionamento e s caractersticas fsicas e construtivas Os temporizadores podem ser: eletrnicos (analgico e digital); pneumticos; eletromecnicos (motorizados); trmicos. Daremos nfase ao estudo dos temporizadores eletrnicos e pneumticos, uma vez que os temporizadores trmicos e eletromecnicos apresentam algumas deficincias, como: variaes da preciso de acordo com a temperatura ambiente, desgastes de peas mecnicas, ocupao de espao fsico para montagem. Temporizadores eletrnicos So rels temporizados usados para processar a temporizao de manobras em um circuito mediante dispositivos eletrnicos. (Fig. 9.4) Simbologia


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Constituio constitudo de uma caixa, que abriga um circuito eletrnico (circuito de temporizao), que atua sobre um rel magntico. Na parte frontal externa dessa caixa so colocados um boto seletor de tempo, que gira sobre uma escala numerada representando o tempo em segundos, e os bornes para ligao dos condutores.

FuncionamentoQuando os bornes a - b forem energizados, o circuito eletrnico entrar em operao, realizando a temporizao pr-selecionada pelo boto seletor. Uma vez vencido este tempo, aciona-se o rel magntico, que computar os seus contatos. Abre 15-16, fecha 15-18. Os contatos do rel magntico voltaro posio de repouso quando os bornes a - b forem desenergizados. Caractersticas eltricas Suas principais caractersticas so: tenso de acionamento - normalmente de 127V ou 220V; tenso mxima de servio - normalmente de 250V; corrente nominal - corrente dos contatos do rel magntico, normalmente 5A; faixa de ajuste - a faixa de tempo a ser ajustada no boto seletor. Ex: 0 - 30s, O -60s.


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TRANSFORMADORES ELTRICOS

PARA

COM ANDOS

So dispositivos empregados em comandos eltricos para modificar os valores de tenso e corrente numa determinada relao de transformao, que varia segundo a necessidade do equipamento. Transformadores de tenso So transformadores redutores de tenso. Sua funo alimentar circuitos de controle, sinalizao e comandos. (Fig. 10.1)

Simbologia

Constituio So compostos, basicamente, por duas bobinas, uma primria e uma secundria, montadas sobre um ncleo de ferro silcio laminado. Ncleo de ferro - Responsvel pela concentrao do campo magntico criado a partir da alimentao do enrolamento primrio. Enrolamento primrio - Bobina na qual aplicamos a tenso da rede que necessita ser modificada. Enrolamento secundrio - Bobina na qual ser induzida uma f.e.m. (fora eletromotriz) e seus terminais so ligados carga.


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FuncionamentoQuando uma tenso alternada estabelecida no enrolamento primrio, cria-se um campo magntico alternado. O enrolamento secundrio, ao ser cortado pelo fluxo magntico varivel, produz uma f.e.m. (fora eletromotriz) induzida.

CaractersticasAs principais caractersticas a serem observadas para a correta especificao do dispositivo so: relao de transformao; tenso nominal do primrio; tenso nominal do secundrio; corrente nominal do secundrio.

Relao de transformao - a relao entre a tenso induzida no enrolamento secundrio e a tenso aplicada ao primrio.

vs vpComo esta relao depende fundamentalmente do nmero de espiras dos enrolamentos, pode-se escrever a relao da seguinte maneira.

Vs = Ns Vp NpOnde: Tenso no enrolamento secundrio N - Nmero de espiras no secundrio Tenso no enrolamento primrio N - Nmero de espiras no primrio

Tenso nominal do primrio - Mxima tenso que deve ser aplicada ao enrolamento primrio do transformador. Tenso nominal do secundrio - Tenso de sada do transformador. Depende da relao de transformao. Corrente nominal do secundrio - Corrente mxima que pode percorrer a bobina secundria. Grandeza esta que, juntamente com a tenso, determina a potncia do transformador, uma vez que, desconsiderando-se as perdas, a potncia do primrio ser igual potncia do secundrio. P = Vs . Is = Vp . Ip


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Aplicaes Reduzir a tenso da rede a nvel compatvel com a tenso de alimentao dos componentes de comando (bobinas, sinaleiros, rels etc.). Segurana nas manobras e nas correes de defeitos do equipamento. Separar o circuito principal do circuito auxiliar, restringindo e limitando possveis curtos-circuitos a valores que no afetem os condutores do circuito a que esto ligados. Amortecer variaes de tenso, evitando possveis trepidaes dos contatos de dispositivos, prolongando assim a vida til do equipamento.

AutotransformadorDispositivo usado, entre outras aplicaes, para reduzir a tenso de partida dos motores de rotor em curto-circuito, mantendo um conjugado para a partida e acelerao do motor.

Simbologia

Constituio constitudo basicamente por trs bobinas enroladas sobre um ncleo de ferro laminado, formando um conjunto trifsico. As bobinas possuem derivaes, normalmente 65% e 80%, que so ligadas carga. Em um dos extremos das bobinas ligado rede eltrica e no outro se faz um fechamento em estrela (Y), conforme a figura 10.4.


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Neste caso, cada enrolamento usado como primrio e como secundrio.

FuncionamentoOs motores trifsicos de rotor em curto-circuito, quando energizados diretamente pela tenso da rede, absorvem, na partida, valores de corrente que podem atingir at sete vezes o valor da corrente nominal. Ligando a alimentao da rede aos terminais de entrada do autotransformador e a carga em uma de suas derivaes, com percentual definido (65% ou 80%), reduziremos ao percentual do valor da derivao a tenso na carga, diminuindo assim a corrente na partida do motor. A potncia do autotransformador deve ser compatvel com a potncia do motor Partida de vrios motores - Pode-se usar um s transformador para a partida em seqncia de vrios motores. Neste caso, a partida dos motores ser automtica, ou seja, por rels temporizados e contatores. Dessa forma, h economia de transformadores e de condutores, bem como de demanda.

Transformador de corrente (TC)O transformador de corrente um dispositivo que reduz o nvel (valor) de correntes a outros de menor intensidade, de acordo com sua relao de transformao. (Fig. 10.5)


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Simbologia

FuncionamentoEstando o seu circuito primrio (barra condutora ou cabo) ligado em srie com a alimentao de uma instalao ou equipamento onde se desejam medies ou proteo, a corrente que passa pelo circuito primrio induz uma corrente na bobina do secundrio do transformador. O secundrio alimenta as bobinas de corrente dos aparelhos destinados para medio. No TC, a corrente do secundrio definida pela corrente circulante no primrio, independentemente do instrumento eltrico que esteja alimentando. A impedncia do primrio deve ser pequena, para no influenciar o circuito de alta corrente. Desta forma, o seu nmero de espiras reduzido, ao contrrio do secundrio. Por estas caractersticas, iro surgir tenses da ordem de vrios kV, nos terminais do secundrio, quando este for aberto em funcionamento. Os inconvenientes destes fatos so: risco de vida para operadores; aquecimento excessivo, causando a destruio do isolamento e podendo provocar contato entre circuito primrio, secundrio e aterra. Esse aquecimento causado pela elevao das perdas no ferro, que ocorrem devido ao aumento do fluxo magntico; se no houver danificao, possvel que se alterem as caractersticas de funcionamento e preciso.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica 69/113


Por medida de segurana pessoal e do prprio aparelho, nunca deixe o transformador com o secundrio aberto. Se for necessrio realizar qualquer operao neste circuito, deve-se primeiro curto circuit-lo por meio de um condutor de baixa impedncia. (Fig. 10.7)

AplicaesSo normalmente usados em circuitos nos quais se deseja fazer medies ou proteo Medio Imagine que seja necessrio medir uma corrente de 1000A. Usando um transformador com relao de 1000/50 e um ampermetro adequado para esta situao com escala graduada de 0-1 000A, podemos fazer a medio. Isto significa que, quando circular uma corrente de 1000A pelo circuito, teremos SOA no secundrio do transformador e no ampermetro, que indicar a medida real, ou seja, 1000A. (Fig.10.8)


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Proteo Neste caso, o transformador associado a um rel trmico cuja corrente nominal inferior da rede. Se usarmos um transformador com relao 200/5, significa que, quando houver uma corrente de 200A na rede, a corrente no rel ser de 5A. Dessa forma, o rel trmico ter seu tamanho reduzido e poder ser um rel normalizado (da linha de produo)


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CIRCUITOS E DIAGRAMAS ELTRICOSTipos de diagramasDiagrama tradicional ou multifilar completo como uma fotografia do circuito eltrico, ou seja, representa a forma com que este implementado. Sua aplicabilidade se torna invivel para circuitos complexos, devido ao grande nmero de linhas e smbolos a serem utilizados. Diagrama funcional Representa os caminhos de corrente, os elementos, suas funes, suas interdependncias e seqncia funcional, sendo subdividido em dois outros, a saber: circuito principal e circuito de comando, bastante prticos e de fcil compreenso. Diagrama de disposio ou layout Representa, de forma clara e objetiva, o arranjo fsico dos dispositivos. A combinao dos diagramas funcional e de layout define, de maneira prtica e racional, a melhor forma de elaborao de diagramas para anlise, instalao ou manuteno de equipamentos. Identificao dos componentes no diagrama funcional So representados conforme simbologia adotada e identificados por letras e nmeros.ou smbolos grficos. Exemplo Identificao por letras e nmeros. Identificao por smbolos grficos. Rels e contatores auxiliares. Observao Nos dispositivos, contatores ou rels, os contatos so identificados por nmeros, que representam: Ordem ou posio - representada pelo primeiro algarismo, indica entrada ou sada e a posio fsica em que se encontram nos contatores ou rels. Essa indicao nos diagramas geralmente acompanhada da indicao do contator correspondente ou dispositivo.________________________________________________________ Curso Tcnico em Mecatrnica

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Funo - podem ser contatos do tipo abridores NF (normalmente fechado), cujos nmeros utilizados so 1 e 2, ou fecha dores NA (normalmente aberto), cujos nmeros utilizados so 3 e 4. Identificao literal de elementos - Normas VOE Denominao a0 a1, a2... (a11, a12...... ) a8 a9 a21 b0 (b02........... ) b1 (b12......... ) b2 (b22............ ) b3 b4 b5 b6 Aparelho Disjuntor Principal Seccionadora, seccionadora sob carga, chave comutadora Seccionadora para terra (MT). Seccionadora de cabo (MT). Disjuntor para comando Disjuntor para comando Boto de comando - desliga Boto de comando - liga Boto de comando - esquerda/direita Boto de comando - desliga buzina Boto de comando - quitao Boto de comando - desliga lmpadas Boto de comando - teste lmpadas (teste sistema de alarme) b11 b21 b31 b32 b33 b91 C1 C2 . C3, ,

Chave comutadora para voltmetro Chave comutadora para ampermetro Chave fim de curso para carrinho (MI). Tomada para carrinho (MT). Chave fim de curso no cubculo (MI). Chave para aquecimento Contator principal


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Denominao d1..... (d11, d21, d23....) e1, e2, e3 e4, e5, e6 e11 e21. e71 e91 e92 f1 (f11..) f2 (f21..) f25 g11..........g14 g15 g16 g17 g18 g19 g21 G31 G32 g33 g34 g35 h0 (h02) h1 (h12) h2 (h22) h3 h31

Aparelho Contator auxiliar, rel de tempo, rel auxiliar Fusvel principal. Rel bimetlico. Fusvel para voltmetro. Fusvel para comando. Rel de proteo. Fusvel para aquecimento Termostato para aquecimento Transformador potencial Transformador de corrente. Transformador de corrente auxiliar. Voltmetro. Freqencmetro Voltmetro, duplo. Frenqencmetro, duplo. Sincronoscpio Contador de horas/indicador de seqncia de fases. Ampermetro Wattmetro. Medidor de potncia reativa cosimetro Contador watt-hora Contador de potncia reativa Armao de sinalizao - desliga Armao de sinalizao - liga Armao de sinalizao - direita/esquerda Armao de sinalizao - alarme Buzina


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Denominao k1 m1 M2 m31 r91 s1. u1 R1, S1, T1, N P1, N1 R11, S11 T11, N11 R, S, T, N A, B C, D

Aparelho Condensador Motor, transformador principal Autotransformador. Transformador de comando Aquecedor Travamento eletromagntico Combinao de aparelhos Circuito de comando C.A. Circuito de comando C.C. Circuito de medio, tenso, C.A Circuito de medio, corrente, C.A Fileira de bornes para AI e MI. Fileira de bornes para BT

Identificao literal de elementosNormas UTE - Contadores principais e contadores auxiliares. Utilizaremos uma designao por meio das iniciais que caracterizam sua funo: S - sobe; D - desce; F - frente; A - atrs; L - linha; T - translao; B - broca etc.


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E para outros aparelhos: RI - rels de proteo trmica; RI - rels instantneos; S1, S2, S3 - seccionadores; R1, R2, R3 - resistncias; Fu1, Fu2 - fusveis; B (seguido de uma letra ou de uma letra e de um nmero significativos) - botes.

Exemplo BM (marcha) Bp1 (parada 1) Sinalizadores - V1, V2. Transformadores - Tr. Retificadores - Rd. Condensadores - Cd. Placas de bornes (quando houver vrias) - B1, B2. Bornes (identificao individual) - 1, 2, 3, 4 etc.

Siglas das principais normas nacionais e internacionais No projeto, construo e instalao de componentes, dispositivos e equipamentos eltricos, so adotadas normas nacionais e internacionais, cujas principais abreviaturas, significado e natureza so apresentados a seguir. ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas - Atua em todas as reas tcnicas do pas. Os textos das normas so adotados pelos rgos governamentais (federais, estaduais e municipais) e pelas empresas. H normas NB

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ACIONAMENTO ELÉTRICO Rev 01 13 Fev 2