COMANDOS ELETRICOS

DISCIPLINA: COMANDOS ELÉTRICOS

Vinicius José Lopes Ostáquio 1

Engenheiro Eletricista

Comandos Elétricos




SSUUMMÁÁRRIIOO

Introdução Comandos Elétricos

Associação de Contatos Normalmente Abertos

Associação de Contatos Normalmente Fechados

Conceito de Dispositivos de Comandos:

Numerologia dos Contatos

Simbologia

Principais Elementos em Comandos Elétricos

Chave Seccionadora

Botoeira ou Botão de Comando

Fusíveis

Efeito Rápido

Efeito Retardado

NH

Diazed

Característica dos Fusíveis NH e Diazed

Disjuntores

Disjuntores Térmicos

Disjuntores Magnéticos

Disjuntor Termomagnético

Disjuntor DR

Sinalização

Contatores

Reles Eletromagnéticos

Rele de Mínima Tensão

Rele de Máxima Corrente

Reles Térmicos

Relé de Sobrecorrente

Relé de Sobretensão e de Subtensão

Relé Falta de Fase

Relé de Tempo ou Temporizador

Retardado na Energização

Retardado na Desenergização

Relé Bimetálico

Relés de Sobrecarga Bimetálico

Rele de Sobrecarga Eletrônico

Circuito de Comando e Potência

Classificação dos Equipamentos de Manobra e Proteção.

Normas para Atendimento dos Equipamentos de Manobra e Proteção em

Baixa Tensão (BT)

Conceitos Básicos em Manobras de Motores

Esquemas Elétricos de Comandos e Proteção

Esquema Unifilar:

Esquema Funcional

Esquema de Rede

Esquema Multifilar

Características dos Motores de Indução




Fechamento de Bobinas

Fechamento de 6 Pontas

Fechamento de 12 Pontas

Partida de Motores

Partida Direta de Motores

Partida Direta de Motores com Sinalização

Comando de Prensa com Temporizador

Partida Estrela-Triângulo (Υ/Δ)

Partida Estrela-Triângulo (Υ/Δ) com Reversao

Partida por Chave Compensadora ou Partida por Auto-Trafo

Auto Transformador

Torque

Corrente

Circuito Partida Compensadora

Circuito Partida Compensadora com Reversão

Partida por Auto-Transformador (Compensadora) Exemplo 2

Dimensionamento

Partida e Parada Suave (Soft-Starter)

Coordenação de Proteção

Dimensionamento de Partida Direta

Roteiro de Cálculo

1º Situação

2º Situação

3º Situação

Sensores

Sensor Indutivo

Princípio de Funcionamento

Sensores Capacitivos

Princípio de Funcionamento

Sensores Ópticos

Classificação

Funcionamento

Aplicações

Sistema por Barreira

Sistema Reflexivo

Sistema por Difusão

Sistema por Difração




Apresentação

Conhecer como se liga um motor trifásico não consiste simplesmente em conectá-lo a rede elétrica. É também ter noções das características internas de cada tipo de motor, saber as normas que auxiliam o bom funcionamento de todo conjunto e dão segurança, as determinações da concessionária de energia elétrica local, enfim, uma série de coisas que farão o sucesso de todo o sistema. Da mesma forma, os circuitos que comandarão os motores precisam ser de conhecimento bem destacado, pois caso contrário, pequenos detalhes podem gerar uma série de problemas em efeito cascata que poderão resultar em grandes prejuízos. O eletricista industrial deve conhecer todos estes aspectos, saber efetuar instalações onde a imaginação e a criatividade são de fundamental importância, assim como indicar a aplicação correta de cada caso. O objetivo deste manual é trazer subsídio àqueles que estão iniciando nas atividades de instalações elétricas industriais, tendo nesse momento o auxilio do professor, e servir de consulta e apoio àqueles que já dominam a área. Serão tratadas as principais características dos diversos tipos de motores elétricos monofásicos e trifásicos, a forma de ligação de cada tipo específico, a maioria dos componentes que são empregados na montagem de quadros de comando, os circuitos manuais e automáticos básicos para comandos em geral, dimensionamento de componentes, sendo seguido por alguns exemplos práticos de máquinas e circuitos automatizados que se utilizam exatamente desses sistemas, de forma a ampliar e auxiliar o aprendizado. É muito importante salientar ainda que o bom aprendizado exige dedicação, participação e persistência, seguida da experiência que se adquire ao longo do tempo e não pode ser mostrada em nenhum livro.




INTRODUÇÃO COMANDOS ELÉTRICOS

A maioria das industrias hoje, seja ela uma empresa grande, multinacional, ou

uma pequena, a automação é essencial para o desenvolvimento da mesma.

O comando elétrico é composto de circuito de força, onde são registrados e

ligadas as cargas, e circuito de comando onde os dispositivos de manobra e proteção são

comandados.

Comandos Elétricos são utilizados nas industrias, com o intuito de automatiza-las,

fazendo com que a produção seja bem feita, como também ágil e eficaz.

Os comandos elétricos são compostos por diversos componentes, não apenas os

que realizam o comando em si. Dentre eles podemos cita-los:

Proteção – que tem a função de proteger o circuito contra anomalias;

Dispositivos de controle – que controla o funcionamento do circuito;

Dispositivos de acionamento – o que faz com que o circuito entre em regime de

serviço, ou altera o estado do mesmo;

Componentes auxiliares e Sensores – que manipulam equipamentos (ou

maquinas)

Documentação

Manutenções

Conceitualmente o estudo da eletricidade é divido em três grandes áreas: a

geração, a distribuição e o uso. Dentre elas a disciplina de comandos elétricos está

direcionada ao uso desta energia, assim pressupõe-se aqui que a energia já foi gerada,

transportada a altas tensões e posteriormente reduzida aos valores de consumo, com o

uso de transformadores apropriados. Por definição os comandos elétricos tem por

finalidade a manobra de motores elétricos que são os elementos finais de potência em

um circuito automatizado. Entende-se por manobra o estabelecimento e condução, ou a

interrupção de corrente elétrica em condições normais e de sobre-carga. Os principais

tipos de motores são:

• Motor de Indução

• Motor de corrente contínua

• Motores síncronos

• Servomotores

• Motores de Passo

Os Servomotores e Motores de Passo necessitam de um “driver” próprio para o seu

acionamento, tais conceitos fogem do escopo deste curso. Dentre os motores restantes,

os que ainda têm a maior aplicação no âmbito industrial são os motores de indução

trifásicos, pois em comparação com os motores de corrente contínua, de mesma

potência, eles tem menor tamanho, menor peso e exigem menos manutenção.

Figura 1.1 – Motor de Indução Trifásico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito

http://pt.wikipedia.org/wiki/Dispositivo




Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos elétricos é a noção de

que “os objetivos principais dos elementos em um painel elétrico são: a) proteger o

operador e b) propiciar uma lógica de comando”.

Partindo do princípio da proteção do operador uma seqüência genérica dos

elementos necessários a partida e manobra de motores é mostrada na figura 1.2. Nela

podem-se distinguir os seguintes elementos:

A) Proteção contra correntes de curto-circuito: Destina-se a proteção dos condutores

do circuito terminal. (FUSIVEIS)

B) Seccionamento: Só pode ser operado sem carga. Usado durante a manutenção e

verificação do circuito. (CONTATOR)

C) Proteção contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do enrolamento

do motor. (RELE)

D) Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o motor de forma segura,

ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de potência, onde circula a

maior corrente.

(BOTOEIRAS)




É importante repetir que no estudo de comandos elétricos é importante ter a seqüência mostrada na

figura 1.2 em mente, pois ela consiste na orientação básica para o projeto de qualquer circuito.

Ainda falando em proteção, as manobras (ou partidas de motores) convencionais, são dividas

em dois tipos, segundo a norma IEC 60947: IEC (Comissão Eletrotécnica Internacional)

I. Coordenação do tipo 1: Sem risco para as pessoas e instalações, ou seja, desligamento seguro da

corrente de curto-circuito. Porém podem haver danos ao contator e ao relé de sobrecarga.

II. Coordenação do tipo 2: Sem risco para as pessoas e instalações. Não pode haver danos ao relé de

sobrecarga ou em outras partes, com exceção de leve fusão dos contatos do contator e estes permitam

uma fácil separação sem deformações significativas.

Em comandos elétricos trabalhar-se-á bastante com um elemento simples que é o contato. A

partir do mesmo é que se forma toda lógica de um circuito e também é ele quem dá ou não a condução

de corrente. Basicamente existem dois tipos de contatos, listados a seguir:

i. Contato Normalmente Aberto (NA): não há passagem de corrente elétrica na

posição de repouso, como pode ser observado na figura 1.3(a). Desta forma a

carga não estará acionada.

ii. Contato Normalmente Fechado (NF): há passagem de corrente elétrica na

posição de repouso, como pode ser observado na figura 1.3(b). Desta forma a

carga estará acionada.

Figura 1.3 – Representação dos contatos NA e NF

Os citados contatos podem ser associados para atingir uma determinada finalidade, como por exemplo,

fazer com que uma carga seja acionada somente quando dois deles estiverem ligados. As principais

associações entre contatos são descritas a seguir.




Associação de contatos normalmente abertos

Basicamente existem dois tipos, a associação em série (figura 1.4a) e a associação em paralelo

(1.4b). Quando se fala em associação de contatos é comum montar uma tabela contendo todas as

combinações possíveis entre os contatos, esta é denominada de “Tabela Verdade”. As tabelas 1.1

e 1.2 referem-se as associações em série e paralelo. Nota-se que na combinação em série a carga

estará acionada somente quando os dois contatos estiverem acionados e por isso é denominada

de “função E”. Já na combinação em paralelo qualquer um dos contatos ligados aciona a carga e

por isso é denominada de “função OU”.

Figura 1.4 – Associação de contatos NA

Associação de contatos normalmente fechados

Os contatos NF da mesma forma podem ser associados em série (figura 1.5a) e paralelo (figura

1.5b), as respectivas tabelas verdade são 1.3 e 1.4. Nota-se que a tabela 1.3 é exatamente inversa

a tabela 1.2 e portanto a associação em série de contatos NF é denominada “função não OU”. Da

mesma forma a associação em paralelo é chamada de “função não E”.




Figura 1.5 – Associação de contatos NF

Fechador: Também chamado ligador, é mantido aberto por ação de uma mola e se

fecha enquanto acionado. Como a mola o mantém aberto é ainda denominado normalmente

aberto (ou NA ou do inglês NO).

Abridor ou ligador: é mantido fechado por ação de uma mola e se abre enquanto

acionado. Como a mola o mantém fechado, é chamado também de normalmente fechado (ou

NF, ou do inglês NC).

CONCEITO DE DISPOSITIVOS DE COMANDOS:

EQUIPAMENTOS CAPAZES DE EXECUTAR A INTERLIGAÇÃO E

DESLIGAMENTO DE PONTOS ENTRE OS QUAIS CIRCULARÁ CORRENTE QUANDO

INTERLIGADOS.




Numerologia dos contatos O contato NA possui em seus terminais a representação numérica 3 e 4, já o contato NF possui a

numerologia através de 1 e 2.




Simbologia













PRINCIPAIS ELEMENTOS EM COMANDOS ELÉTRICOS

Neste capítulo o objetivo é o de conhecer as ferramentas necessárias à montagem de um painel

elétrico. Assim como para trocar uma simples roda de carro, quando o pneu fura, necessita-se

conhecer as ferramentas próprias, em comandos elétricos, para entender o funcionamento de um

circuito e posteriormente para desenhar o mesmo, necessita-se conhecer os elementos

apropriados. A diferença está no fato de que em grandes painéis existem altas correntes elétricas

que podem levar o operador ou montador a riscos de vida. Um comentário importante neste

ponto é que por via de regra os circuitos de manobra são divididos em “comando” e “potência”,

possibilitando em primeiro lugar a segurança do operador e em segundo a automação do circuito.

Embora não pareça clara esta divisão no presente momento, ela tornará comum à medida que o

aluno familiariza-se com a disciplina.

Chave: É também denominado contato. Tem a função de conectar e desconectar

dois pontos de um circuito elétrico.

A chave tem dois terminais: um deve ser ligado à fonte (ou gerador) e outro ligado à

carga (ou receptor). É feita de metal de baixa resistência elétrica para não atrapalhar a passagem

de corrente e alta resistência mecânica, de modo a poder ligar e desligar muitos milhares de

vezes. A estrutura metálica tem área de secção transversal proporcional à corrente que

comandam: quanto maior for a corrente que se deseja comandar, maiores são as superfícies de

contato e maior a chave. O valor de corrente a ser comandada também influencia na pressão de

contato entre as partes móveis do contato: maiores correntes exigem maiores pressões de

contato para garantir que a resistência no ponto de contato seja a menor possível.

A separação dos contatos na condição de desligamento deve ser tanto maior quanto

maior for a tensão para a qual o contato foi produzido.

A velocidade de ligação ou desligamento deve ser a mais alta possível, para evitar o

desgaste provocado pelo calor proveniente do arco voltaico, provocado no desligamento quando

a carga for indutiva.

O contato pode ser do tipo com trava (por exemplo, o tipo alavanca usado nos

interruptores de iluminação) e também pode ser do tipo de impulso, com uma posição normal

mantida por mola e uma posição contrária mantida apenas enquanto durar o impulso de atuação

do contato. Nesse caso se chama fechador ou abridor conforme a posição mantida pela mola.

Chave Seccionadora

É um dispositivo que tem por função a manobra de abertura ou desligamento dos condutores de

uma instalação elétrica. A finalidade principal dessa abertura é a manutenção da instalação

desligada.

A chave seccionadora deve suportar, com margem de segurança, a tensão e corrente nominais da

instalação, isso é normal em todos os contatos elétricos, mas nesse caso se exigem melhor

margem de segurança.

A seccionadora tem, por norma, seu estado -ligada ou desligada- visível externamente com

clareza e segurança.

Esse dispositivo de comando é construído de modo a ser impossível que se ligue

(feche) por vibrações ou choques mecânicos, só podendo portanto ser ligado ou desligado pelos

meios apropriados para tais manobras.

No caso de chave seccionadora tripolar, esta deve garantir o desligamento simultâneo

das três fases.




As seccionadoras podem ser construídas de modo a poder operar:

sob carga - então denominada interruptora. A chave é quem desligará a corrente

do circuito, sendo por isso dotada de câmara de extinção do arco voltáico que se

forma no desligamento e de abertura e fechamento auxiliados por molas para

elevar a velocidade das operações.

Com operação apenas local.

Sem carga – neste caso o desligamento da corrente se fará por outro dispositivo,

um disjuntor, de modo que a chave só deverá ser aberta com o circuito já sem

corrente. Neste caso a seccionadora pode ter uma chave NA auxiliar que deve

desliga o disjuntor antes que a operação de abertura da chave seja completada.

Com operação remota, situação na qual sua operação é motorizada.

Corrente alternada Especificação das cargas

AC - 20 Manobra em vazio

AC - 21 Manobra de cargas resistivas com moderada sobrecarga

Resistências

AC - 22 Manobra de cargas mistas resistivas e indutivas

Resistências e motores

AC - 23 Manobra de cargas de alta indutividade

Motores

Em um painel de comando, as botoeiras, sinaleiras e controladores diversos ficam no circuito de comando.




chave faca

BOTOEIRA OU BOTÃO DE COMANDO

Quando se fala em ligar um motor, o primeiro elemento que vem a mente é o de uma

chave para ligá-lo. Só que no caso de comandos elétricos a “chave” que liga os motores é

diferente de uma chave usual, destas que se tem em casa para ligar a luz por exemplo. A

diferença principal está no fato de que ao movimentar a “chave residencial” ela vai para uma

posição e permanece nela, mesmo quando se retira a pressão do dedo. Na “chave industrial” ou

botoeira há o retorno para a posição de repouso através de uma mola, como pode ser observado

na figura 2.1a. O entendimento deste conceito é fundamental para compreender o porque da

existência de um selo no circuito de comando.

Figura 2.1 – (a) Esquema de uma botoeira – (b) Exemplos de botoeiras comerciais

A botoeira faz parte da classe de componentes denominada “elementos de sinais”. Estes

são dispositivos pilotos e nunca são aplicados no acionamento direto de motores.

A figura 2.1a mostra o caso de uma botoeira para comutação de 4 pólos. O contato NA

(Normalmente Aberto) pode ser utilizado como botão LIGA e o NF (Normalmente Fechado)

como botão DESLIGA. Esta é uma forma elementar de intertravamento. Note que o retorno é

feito de forma automática através de mola. Existem botoeiras com apenas um contato. Estas

últimas podem ser do tipo NA ou NF.

Ao substituir o botão manual por um rolete, tem-se a chave fim de curso, muito utilizada

em circuitos pneumáticos e hidráulicos. Este é muito utilizado na movimentação de cargas,

acionado no esbarro de um caixote, engradado, ou qualquer outra carga.

Outros tipos de elementos de sinais são os Termostatos, Pressostatos, as Chaves de Nível

e as chaves de fim de curso (que podem ser roletes).




Todos estes elementos exercem uma ação de controle discreta, ou seja, liga / desliga.

Como por exemplo, se a pressão de um sistema atingir um valor máximo, a ação do Pressostato

será o de mover os contatos desligando o sistema. Caso a pressão atinja novamente um valor

mínimo atua-se religando o mesmo.

A seguir estão os símbolos de contatos acionados por botão (os dois à esquerda), e por rolete.




FUSÍVEIS

Os fusíveis são elementos bem conhecidos pois se encontram em instalações

residenciais, nos carros, em equipamentos eletrônicos, máquinas, entre outros.

Tecnicamente falando estes são elementos que destinam-se a proteção contra correntes de

curto-circuito. Entende-se por esta última aquela provocada pela falha de montagem do

sistema, o que leva a impedância em determinado ponto a um valor quase nulo, causando

assim um acréscimo significativo no valor da corrente.

Sua atuação deve-se a fusão de um elemento pelo efeito Joule, provocado pela

súbita elevação de corrente em determinado circuito. O elemento fusível tem propriedades

físicas tais que o seu ponto de fusão é inferior ao ponto de fusão do cobre. Este último é o

material mais utilizado em condutores de aplicação geral.

Interrompem os circuitos em situações anormais de corrente, curto circuito ou

sobrecarga de longa duração. São classificados segundo a tensão de alimentação em alta ou

baixa tensão, e também segundo as características de desligamento (velocidade de atuação)

em efeito rápido ou retardado.

Efeito Rápido: são usados em circuitos em que não há variação considerável de corrente

entre a fase de partida e a de regime normal de funcionamento. Ideais para a proteção de

circuitos com semicondutores (diodos, tiristores)

Efeito Retardado: são apropriados em circuitos cuja corrente de partida atinge valores

muitas vezes superiores aos valores da corrente nominal e em circuitos que estejam sujeitos

a sobrecargas de curta duração (motores elétricos, cargas indutivas e capacitivas). Os

fusíveis utilizados são o NH e o DIAZED.

NH: suportam elevações de corrente durante certo tempo sem que ocorra fusão. Podem ir

de 6 a 1000A. Sua capacidade de ruptura é sempre superior a 70KA com uma tensão

máxima de 500V. em circuito de alta potência e conectados por encaixe, com ferramenta

própria (punho) para proteção do operador. Os fusíveis NH são constituídos por duas partes: base e fusível.

A base é fabricada de material isolante, o fusível possui corpo de porcelana de seção

retangular, dentro desse corpo estão o ELO do fusível (feito de cobre) e o ELO

indicador de queima, imersos em areia especial.




DIAZED: Usados em circuitos baixa potência e conectados através do porta-fusível

que se monta por rosca. O próprio suporte do fusível protege o operador contra

choque elétrico.

Os de ação rápida são usados em circuitos resistivos, ou seja, sem picos de

corrente.

Os de ação retardada são usados em circuitos com motores e capacitores, sujeitos a

picos de corrente. Construídos para no máximo 200A. A capacidade de ruptura e de

70KA com uma tensão de 500V.

Os fusíveis DIAZED são compostos por base (aberta ou protegida), tampa, fusível,

parafuso de ajuste e anel.

A base é feita de porcelana dentro da qual esta um elemento metálico roscado

internamente e ligado externamente a um dos bornes. O outro está isolado no 1º e

ligado a um parafuso de ajuste.

A tampa (porcelana) fixa o fusível a base e não e utilizada com a queima do

fusível, permite a inspeção visual do indicador do fusível e sua substituição mesmo

sob tensão.

O parafuso tem a função de impedir o uso de fusíveis de capacidade superior

a desejada para o circuito.

O anel e um elemento de porcelana com rosca interna, cuja função e

proteger a rosca metálica da base aberta, pois evita a possibilidade de contatos

acidentais na troca do fusível.

O fusível tem a função de extinguir o arco voltaico e evitar perigo de

explosão quando da queima do fusível. O fusível possui um indicador, visível

através da tampa, cuja corrente nominal é identificada por meio de cores e que se

desprende em caso de queima.

Cor Corrente

(A)

Cor Corrente

(A)

Cor Corrente

(A)

Rosa 2 Cinza 16 Branco 50

Marrom 4 Azul 20 Laranja 63

Verde 6 Amarelo 25 Prata 80

Vermelho 10 Preto 35 Vermelho 100




O elo indicador de queima é constituído de um fio muito fino ligado em paralelo com o elo

fusível. Em caso de queima do elo fusível, o indicador de queima também se funde e

provoca o desprendimento da espoleta.

Característica dos fusíveis NH e DIAZED

As principais características dos fusíveis DIAZED e NH são:

• Corrente Nominal: corrente máxima que o fusível suporta continuamente sem interromper o

funcionamento do circuito. Esse valor é marcado no corpo de porcelana do fusível.

• Corrente de curto circuito: corrente máxima que deve circular no circuito e que deve ser

interrompida instantaneamente.

• Capacidade de ruptura (KA): valor de corrente que o fusível é capaz de interromper com

segurança. Não depende da tensão nominal da instalação.

• Tensão Nominal: tensão para qual o fusível foi construído, para baixa tensão (500Vca e

600Vcc).

A instalação desses fusíveis deve ser no ponto inicial do circuito a ser protegido. Esses

locais devem ser de fácil acesso para facilitar a inspeção e a manutenção.

A escolha do fusível deve ser feita de modo que qualquer anormalidade elétrica no

circuito fique restrita ao setor onde ela ocorrer, sem afetar os outros.

Para dimensionar um fusível e necessário levar em consideração:

- corrente nominal do circuito ou ramal;

- corrente de curto circuito;

- tensão nominal.




Curva de relação tempo de fusão x corrente: curvas que indicam o tempo que o fusível leva

para desligar o circuito. Elas sao variaveis de acordo com o tempo, a corrente, o tipo de fusível e

sao fornecidas pelo fabricante. Dentro dessas curvas, quanto maior for a corrente circulante,

menor sera o tempo em que o fusível terá que desligar. Veja a curva típica abaixo:

A instalação dos fusíveis DIAZED e NH deve ser no ponto inicial do circuito a ser

protegido.

Os locais devem ser arejados para que a temperatura se conserve igual a do ambiente.

Esses locais devem ser de fácil acesso para facilitar a inspeção e a manutenção.

A instalação deve ser feita de tal modo que permita seu manejo sem perigo de choque

para o operador.




DISJUNTORES




Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor

automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos

causados por curto circuitos e sobrecargas elétricas. A sua função básica é a de detectar uma

falha na corrente elétrica, interrompendo-a imediatamente antes que os seus efeitos térmicos e

mecânicos possam causar danos à instalação elétrica protegida.

Uma das principais características dos disjuntores é a sua capacidade em poderem ser

rearmados manualmente, depois de interromperem a corrente em virtude da ocorrência de uma

falha. Diferem assim dos fusíveis, que têm a mesma função, mas que ficam inutilizados quando

realizam a interrupção. Por outro lado, além de dispositivos de proteção, os disjuntores servem

também de dispositivos de manobra, funcionando como interruptores normais que permitem

interromper manualmente a passagem de corrente elétrica.

Existem diversos tipos de disjuntores, que podem ser desde pequenos dispositivos que

protegem a instalação elétrica de uma única habitação até grandes dispositivos que protegem os

circuitos de alta tensão que alimentam uma cidade inteira.

Disjuntores térmicos

Os disjuntores térmicos utilizam a deformação de placas bimetálicas causada pelo seu

aquecimento. Quando uma sobrecarga de corrente atravessa a placa bimetálica existente num

disjuntor térmico ou quando atravessa uma bobina situada próxima dessa placa, aquece-a, por

efeito de Joule, diretamente no primeiro caso e indiretamente no segundo, causando a sua

deformação. A deformação desencadeia mecanicamente a interrupção de um contacto que abre o

circuito elétrico protegido.

Um disjuntor térmico é, assim, um sistema eletromecânico simples e robusto. Em

contrapartida, não é muito preciso e dispõe de um tempo de reação relativamente lento.

A proteção térmica tem como função principal a de proteger os condutores contra os

sobreaquecimentos provocados pelas sobrecargas prolongadas na instalação elétrica.

Disjuntores magnéticos

A forte variação de intensidade da corrente que atravessa as espiras de uma bobina produz

- segundo as leis do eletromagnetismo - uma forte variação do campo magnético. O campo assim

criado desencadeia o deslocamento de um núcleo de ferro que vai abrir mecanicamente o circuito

e, assim, proteger a fonte e uma parte da instalação elétrica, nomeadamente os condutores

elétricos entre a fonte e o curto-circuito.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromec%C3%A2nica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Interruptor

http://pt.wikipedia.org/wiki/Instala%C3%A7%C3%A3o_el%C3%A9trica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Curto-circuito

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fus%C3%ADvel

http://pt.wikipedia.org/wiki/Habita%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Alta_tens%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cidade

http://pt.wikipedia.org/wiki/Placa_bimetal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Joule




A interrupção é instantânea no caso de uma bobina rápida ou controlada por um fluido no caso de

uma bobina que permite disparos controlados. Geralmente, está associado a um interruptor de

alta qualidade projetado para efetuar milhares de manobras.

O tipo de funcionamento dos disjuntores magnéticos permite-lhes substituir os fusíveis

em relação aos curto-circuitos. Segundo o modelo, o valor de intensidade da corrente com um

setpoint de três a 15 vezes a intensidade nominal. Existem numerosas outras possibilidades, que

incluem o disparo por tensão na bobine (com setpoint proveniente de sensores),

interruptor/disjuntor para montagem em painel, compatibilidade com dupla tensão 100/200 volts,

bobina sob tensão (disjuntor mantido a partir de um setpoint de tensão), disparo à distância e

rearme à distância. Existem numerosas curvas de disparo para corrente contínua, corrente alterna,

50/60 Hz e 400 Hz. Normalmente, está disponível uma opção total ou parcialmente estanque.

A proteção magnética tem como fim principal o de proteger os equipamentos contra as

anomalias como as sobrecargas, os curto-circuitos e outras avarias. Normalmente, é escolhida

para os casos onde existe a preocupação de proteger o equipamento com muito grande precisão.

Disjuntor termomagnético

Atualmente é muito utilizado em instalações elétricas residenciais e comerciais. O

disjuntor magnetotérmico ou termomagnético, como é chamado no Brasil.

Esse tipo de disjuntor possui três funções:

Manobra (abertura ou fecho voluntário do circuito)

Proteção contra curto-circuito - Essa função é desempenhada por um atuador magnético

(solenóide), que efetua a abertura do disjuntor com o aumento instantâneo da corrente

elétrica no circuito protegido

Proteção contra sobrecarga - É realizada através de um atuador bimetálico, que é sensível

ao calor e provoca a abertura quando a corrente elétrica permanece, por um determinado

período, acima da corrente nominal do disjuntor

As características de disparo do disjuntor são fornecidas pelos fabricantes através de duas

informações principais: corrente nominal e curva de disparo. Outras características são

importantes para o dimensionamento, tais como: tensão nominal, corrente máxima de interrupção

do disjuntor e número de pólos (unipolar, bipolar ou tripolar).

Disjuntor DR

Um disjuntor diferencial ou disjuntor diferencial residual (DR), é um dispositivo de proteção

utilizado em instalações elétricas. Permite desligar um circuito sempre que seja detectada uma

corrente de fuga superior ao valor nominal. A corrente de fuga é avaliada pela soma algébrica

dos valores instantâneos das correntes nos condutores monitorizados (corrente diferencial).

Características básicas

Os Dispositivos DR, Módulos DR ou Disjuntores DR de corrente nominal residual até 30mA,

são destinados fundamentalmente à proteção de pessoas, enquanto os de correntes nominais

residuais de 100mA, 300mA, 500mA, 1000mA ou ainda superiores a estas, são destinados

apenas a proteção patrimonial contra os efeitos causados pelas correntes de fuga à terra, tais

como consumo excessivo de energia elétrica ou incêndios.

Dispositivo DR ou Interruptor DR

É um dispositivo de seccionamento mecânico destinado a provocar a abertura dos próprios

contatos quando ocorrer uma corrente de fuga à terra. O circuito protegido por este dispositivo

necessita ainda de uma proteção contra sobrecarga e curto circuito que pode ser realizada por

disjuntor ou fusível, devidamente coordenado com o Dispositivo DR.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alterna

http://pt.wikipedia.org/wiki/Instala%C3%A7%C3%A3o_el%C3%A9trica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Brasil


http://pt.wikipedia.org/wiki/Curto-circuito

http://pt.wikipedia.org/wiki/Magn%C3%A9tico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Solen%C3%B3ide




http://pt.wikipedia.org/wiki/Sobrecarga

http://pt.wikipedia.org/wiki/Bimetal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Calor


http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_nominal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_nominal

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Curva_de_disparo&action=edit&redlink=1

http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_nominal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9ctrica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9ctrica




Disjuntor DR

É um dispositivo de seccionamento mecânico destinado a provocar a abertura dos próprios

contatos quando ocorrer uma sobrecarga, curto circuito ou corrente de fuga à terra. É

recomendado nos casos onde existe a limitação de espaço.

Alguns riscos prevenidos pelos dispositivos DR:

• Ocorrência de curto circuitos e perdas de energia aumentando o consumo.

• Ocorrência de sobreaquecimentos com consequentes avarias de equipamentos elétricos e

mesmo focos de incêndio;

• Choque elétrico com paralisia total ou parcial dos movimentos durante a ocorrência, podendo

essa paralisia desencadear uma cadeia de acontecimentos de maior gravidade: quedas, erros na

condução de máquinas, etc.;

• Choque elétrico originando queimaduras que podem ser graves ou mesmo fatais;

• Choque elétrico originando fibrilação cardíaca (graves alterações do ritmo dos batimentos

cardíacos podendo levar à morte);

• Choque elétrico originando paragem respiratória com paralisia dos músculos torácicos

responsáveis pela respiração, potencialmente fatal na ausência de socorro imediato e urgente;

• Choque elétrico originando paragem cardíaca (quando a corrente elétrica externa paralisa o

funcionamento do coração), potencialmente fatal na ausência de socorro imediato e urgente.

Características de operação e controle.

FUSIVEL

DISJUNTOR

• Religamento após

anomalias

- Sobrecarga

- Curto-circuito

- não

- não

- sim

- Sim, com restrições (estado dos

contatos)

• Desligamento total da rede

por anomalias

Sim, com restrições (com

supervisor de fusíveis)

Sim

Manobra manual segura Sim, com restrições (com

supervisor de fusíveis)

Sim

Comando remoto não Sim

Identificação da condição

de uso

Sim, com restrições

(evolução da temperatura)

Não, com restrições (registro de

eventos, evolução de

temperatura)

Sinalização remota Sim, com restrições

(supervisor de fusíveis)

Não

Intertravamento Sim, com restrições

(com seccionador

com porta-fusível)

Sim

SINALIZAÇÃO

Para a sinalização de eventos usam-se lâmpadas, buzinas e sirenes.

As lâmpadas são usadas para sinalizar tanto situações normais quanto anormais, tendo

uma cor referente a cada tipo de ocorrência.




Símbolo de lâmpada.

Cor Significado Exemplo de Aplicação

Amarela Atenção Condições normais em alteração

Vermelha Perigo

Situação que exige intervenção imediata, como altas

temperaturas ou pressões;

Carga ligada

Verde Segurança;

Circuito desligado;

Temperatura ou pressões normal;

Carga pronta para ser acionada;

Branca Informação Chave principal na posição LIGA. Escolha da

velocidade ou do sentido de rotação. Acionamentos

individuais e dispositivos

auxiliares estão operando. Máquina em movimento.

Azul Todas as funções para as quais não se aplicam as cores

acima.

As buzinas e sirenes são usadas apenas para sinalizar condições de emergência, como

vazamentos de gases, ou ainda para informações em local onde a sinalização visual seja

insuficiente.




CONTATORES

Para fins didáticos pode-se considerar os contatores como relés expandindo pois o

principio de funcionamento é similar. Conceituando de forma mais técnica, o contator é um

elemento eletro-mecânico de comando a distância, com uma única posição de repouso e sem

travamento.

Como pode ser observado na figura 2.3, o contator consiste basicamente de um núcleo

magnético excitado por uma bobina. Uma parte do núcleo magnético é móvel, e é atraído por

forças de ação magnética quando a bobina é percorrida por corrente e cria um fluxo magnético.

Quando não circula corrente pela bobina de excitação essa parte do núcleo é repelida por

ação de molas. Contatos elétricos são distribuídos solidariamente a esta parte móvel do núcleo,

constituindo um conjunto de contatos móveis. Solidário a carcaça do contator existe um conjunto

de contatos fixos. Cada jogo de contatos fixos e móveis podem ser do tipo Normalmente aberto

(NA), ou normalmente fechados (NF).

Figura 2.3 – Diagrama esquemático de um contator com 3 terminais NA

Os contatores podem ser classificados como principais (CW, CWM) ou auxiliares

(CAW).




De forma simples pode-se afirmar que os contatores auxiliares tem corrente máxima de 10A e

possuem de 4 a 8 contatos, podendo chegar a 12 contatos. Os contatores principais tem corrente

máxima de até 600A. De uma maneira geral possuem 3 contatos principais do tipo NA, para

manobra de cargas trifásicas a 3 fios.

Um fator importante a ser observando no uso dos contatores são as faíscas produzidas

pelo impacto, durante a comutação dos contatos. Isso promove o desgaste natural dos mesmos,

além de consistir em riscos a saúde humana. A intensidade das faíscas pode se agravar em

ambientes úmidos e também com a quantidade de corrente circulando no painel. Dessa forma

foram aplicadas diferentes formas de proteção, resultando em uma classificação destes

elementos. Basicamente existem 4 categorias de emprego de contatores principais:

a. AC1: é aplicada em cargas ôhmicas ou pouco indutivas, como aquecedores e fornos a

resistência.

b. AC2: é para acionamento de motores de indução com rotor bobinado.

c. AC3: é aplicação de motores com rotor de gaiola em cargas normais como bombas,

ventiladores e compressores.

d. AC4: é para manobras pesadas, como acionar o motor de indução em plena carga, reversão em

plena marcha e operação intermitente (que não é contínuo, que se interrompe). CONTATOR é um dispositivo de manobra mecânica acionado eletromagneticamente, usado no

comando de motores e na proteção contra sobrecorrentes quando acoplado a um rele de

sobrecarga.

Possuem dois tipos de contatos com capacidade de cargas diferentes (principais e auxiliares).

Contator Principal:

- maior robustez de construção;

- possibilidade de receberem relés de proteção;

- câmara de extinção de arco voltaico;

- variação de potencia da bobina do eletroímã de acordo com o tipo de contator;

- tamanho físico de acordo com a potência a ser comandada;

- possibilidade de ler a bobina do eletroímã com secundário.

Contatores Auxiliares: são usados para aumentar o numero de contatos auxiliares dos

contatores de elevado consumo na bobina, para evitar repique e para sinalização,

apresentam:

- tamanho físico variável conforme o numero de contatos;

- potencia do eletroímã praticamente constante;

- corrente nominal de carga máxima de 10A para todos os contatos;

- ausência de necessidade de rele de proteção e de câmara de extinção.

Os principais elementos construtivos de um contator são:

Contatos

São partes especiais e fundamentais dos contatores, destinados a estabelecer a ligação

entre as partes energizadas e não energizadas de um circuito, ou então, interromper a

ligação de um circuito. São constituídos de pastilhas, podem ser fixos ou móveis, simples

ou em ponte.

Sistema de Acionamento

O acionamento da bobina de um contator pode ser feito com CC ou CA, dependendo de

cada contator.

Carcaça




É constituída de duas partes simétricas (tipo macho fêmea) unidos por meio de grampos.

Retirando- se os grampos é possível abrir o contator e inspecionar seu interior, e substituir

os contatos principais e os da bobina (que é substituída pela parte superior do contator,

através da retirada de quatro parafusos de fixação para o suporte de núcleo).

Montagem

Os contatores devem ser montados verticalmente em local que não esteja sujeito a

trepidação

( pode ter inclinação máxima de 22,5º )

Câmara de Extinção de Arco Voltaico

É um compartimento dos seccionadores que envolve os contatos principais. Tem a função

de extinguir a faísca ou o arco voltaico, que surge quando um circuito elétrico é

interrompido. Com a câmara de extinção de cerâmica, a extinção do arco é provocada por

refrigeração interna.

Vantagens dos contatores

- Comando a distância;

- Elevado número de manobras;

- Grande vida útil mecânica;

- Pequeno espaço para montagem;

- Garantia de contato imediato;

- Tensão de operação de 85 a 110% da tensão nominal prevista para o contator.

Simbologia numérica e literal

Assim como cada elemento em um comando tem o seu símbolo gráfico específico,

também a numeração dos contatos e denominação literal dos mesmos tem um padrão que

deve ser seguido. Neste capítulo serão apresentados alguns detalhes, para maiores

informações deve-se consultar a norma NBR 5280 ou a IEC 113.2.

A numeração dos contatos que representam terminais de força é feita da seguinte

maneira:

• 1, 3 e 5 Circuito de entrada (linha)

• 2, 4 e 6 Circuito de saída (terminal)

Já a numeração dos contatos auxiliares segue o seguinte padrão:

• 1 e 2 Contato normalmente fechado (NF), sendo 1 a entrada e 2 a saída

• 3 e 4 Contato normalmente aberto (NA), sendo 3 a entrada e 4 a saída

Nos relés e contatores tem-se A1 e A2 para os terminais da bobina. Os contatos auxiliares de um

contator seguem um tipo especial de numeração pois o número é composto por dois dígitos,

sendo:

• Primeiro dígito: indica o número do contato

• Segundo dígito: indica se o contato é do tipo NF (1 e 2) ou NA (3 e 4)

i. Numeração de um contator de potência com dois contatos auxiliares 1 NF e 1NA.

ii. Numeração de um contator de auxiliar com 4 contatos NA e 2 contatos NF.




i. ii. Terminação “E”: destinada a disposição preferencial, dita que em sequencia de

quatro contatos, sendo 1NA + 2NF + 1NA.

Terminação “Z”: quatro contatos sendo 2NA seguido de 2NF.

Exercícios: Numere os contatores a seguir:

A) Contator de potência

B) Contator auxiliar

C) Faça o contator terminação E e contator terminação Z







Os defeitos mecânicos são provenientes da própria construção do dispositivo, das condições

de serviço e do envelhecimento do material.

Salientam-se em particular:

- lubrificação deficiente;

- formação de ferrugem;

- temperaturas muito elevadas;

- molas inadequadas;

- trepidação no local da montagem.




Defeito Causas

Contator não liga

Fusível de comando queimado. Relé térmico desarmado. Comando interrompido. Bobina queimada

Contator não desliga

Linhas de comando longas (efeito de “colamento” capacitivo). Contatos soldados.

Faiscamento excessivo

Instabilidade da tensão de comando por: regulação pobre da fonte; linhas extensas e de pequena seção; correntes de partida muito altas; subdimensionamento do transformador de comando com diversos contatores operando simultaneamente. Fornecimento irregular de comando por: botoeiras com defeito; chaves fim-de-curso com defeito.

Contator zumbe

Corpo estranho no entreferro. Anel de curto-circuito quebrado. Bobina com tensão ou freqüência errada. Superfície dos núcleos (móvel e fixo) sujas ou oxidadas, especialmente após longas paradas. Fornecimento oscilante de contato no circuito de comando. Quedas de tensão durante a partida de motores.

Relé térmico atua e o motor não

atinge a rotação normal (contator com relé)

Relé inadequado ou mal regulado. Tempo de partida muito longo. Freqüência muito alta de ligações. Sobrecarga no eixo.

Bobina magnética se aquece

Localização inadequada da bobina. Núcleo móvel preso às guias. Curto-circuito entre as espiras por deslocamento ou remoção de capa isolante (em CA). Curto-circuito entre a bobina e o núcleo e por deslocamento da camada isolante. Saturação do núcleo, cujo calor se transmite à bobina.

Bobina se queima

Sobretensão. Ligação em tensão errada. Subtensão (principalmente em CC). Corpo estranho no entreferro.

Contatos sobreaquecem

Carga excessiva. Pressão inadequada entre contatos. Dimensões inadequadas dos contatos Sujeira na superfície dos contatos. Superfície insuficiente para a troca de calor com o meio ambiente. Oxidação (contatos de cobre). Acabamento e formato inadequados das superfícies de contato.

Contatos se fundem

Correntes de ligação elevadas (como na comutação de transformadores a vazio). Comandos oscilantes. Ligação em curto-circuito. Comutação estrela-triângulo defeituosa.

Contatos se desgastam excessivamente

Arco voltaico. Sistema de desligamento por deslizamento (remove certa quantidade de material a cada manobra).

Isolação é defeituosa Excessiva umidade do ar. Dielétrico recoberto ou perfurado por insetos, poeira e outros corpos. Presença de óxidos externos provenientes de material de solda.




RELES

Os relés são os elementos fundamentais de manobra de cargas elétricas, pois permitem a

combinação de lógicas no comando, bem como a separação dos circuitos de potência e

comando. Os mais simples constituem-se de uma carcaça com cinco terminais. Os terminais (1)

e (2) correspondem a bobina de excitação. O terminal (3) é o de entrada, e os terminais (4) e (5)

correspondem aos contatos normalmente fechado (NF) e normalmente aberto (NA),

respectivamente. Uma característica importante dos relés, como pode ser observado na figura

2.2a é que a tensão nos terminais (1) e (2) pode ser 5 Vcc, 12 Vcc ou 24 Vcc, enquanto

simultaneamente os terminais (3), (4) e (5) podem trabalhar com 110 Vca ou 220 Vca. Ou seja

não há contato físico entre os terminais de acionamento e os de trabalho. Este conceito

permitiu o surgimento de dois circuitos em um painel elétrico:

i. Circuito de comando: neste encontra-se a interface com o operador da máquina ou

dispositivo e portanto trabalha com baixas correntes (até 10 A) e/ou baixas tensões.

ii. Circuito de Potência: é o circuito onde se encontram as cargas a serem acionadas, tais como

motores, resistências de aquecimento, entre outras. Neste podem circular correntes elétricas da

ordem de 10 A ou mais, e atingir tensões de até 760 V.

Embora esta seja também a denominação de pequenas chaves magnéticas (de uso

por exemplo em automóveis), quando se tratam de circuitos de comandos elétricos

industriais os relés são dispositivos de proteção que através de seus contatos

atuam o comando de chaves magnéticas de potência, sendo atuados por diversas

variáveis físicas, conforme seu tipo.

Os relés apresentam algumas características comuns às chaves magnéticas e

outras específicas. Em comum apresentam terminais de energização e terminais de

chaves ou contatos internos. Porém não basta energizar o relé para que este atue

em suas chaves. A atuação de suas chaves depende de alguma grandeza física,

conforme seu tipo.

O relé é um dispositivo de comando, ou seja, é empregado na partida de motores

no processamento de solda de ponto, no comando de laminadoras e prensas e no

controle de iluminação de edifícios.

Diferentemente dos fusíveis, que se autodestroem, os reles abrem os circuitos em

presença de sobrecarga, por exemplo, e continuam a ser usada depois de sanada a

irregularidade.




Em relação aos fusíveis, os reles apresentam as seguintes vantagens:

- ação mais segura;

- possibilidade de modificação do estado ligado para desligado (e vice versa);

- proteção do usuário contra sobrecargas mínimas dos limites predeterminados;

- retardamento natural que permite picos de corrente próprios às partidas de motores.

Os relés usados como dispositivos de segurança podem ser eletromagnéticos e térmicos.

Reles Eletromagnéticos: funcionam com base na ação do eletromagnetismo, por meio do qual

um núcleo de ferro próximo de uma bobina é atraído, quando esta é percorrida por uma corrente

elétrica. Os mais comuns são de dois tipos: rele de mínima tensão e rele de máxima corrente.

Rele de mínima tensão: recebe uma regulagem aproximadamente 20% menor do que a

tensão nominal. Se a tensão abaixar a um valor prejudicial, o rele interrompe o circuito

de comando da chave principal e, conseqüentemente, abre os contatos dessa chave

abrindo o circuito. Os reles de mínima tensão são aplicados principalmente em

contatores e disjuntores.

Rele de máxima corrente: é regulado para proteger um circuito contra excesso de

corrente. Esse tipo de rele abre, indiretamente, o circuito principal, assim que a corrente

atingir o limite da regulagem. A corrente elevada, ao circular pela bobina, faz com o

núcleo do rele atraia o fecho. Isto provoca a abertura do contato abridor e interrompe o

circuito de comando.

Reles térmicos: como dispositivos de proteção, controle ou comando do circuito elétrico, atua

por efeito térmico provocado pela corrente elétrica. O elemento básico dos reles térmicos é o

bimetal. O bimetal é um conjunto formado por duas lâminas de metais diferentes (ferro e

níquel) sobrepostas e soldadas.

Relé de Sobrecorrente Por terminais apropriados se faz fluir por este relé a corrente da carga que se

pretende proteger e quando a corrente assume um valor superior ao selecionado, o relé atua seus

contatos. No tipo mais simples chamado térmico, a corrente flui por elementos que se aquecem

e o aquecimento atua em um par bimetálico, cuja torção promove a atuação das chaves. São três

os elementos pelos quais flui a corrente monitorada, um para cada fase, e mesmo que haja

sobrecorrente em uma só das fases o relé age da mesma forma.

As chaves atuadas retornam ao repouso assim que a corrente volta ao normal, mas

podem se manter atuados desde que a função de rearme manual esteja selecionada.

O ajuste do valor de corrente é feito em botão presente no painel do relé.




Relé de Sobretensão e de Subtensão Caso a tensão que alimenta ou ativa o relé se torne maior ( no caso do relé de

sobretensão) ou menor (relé de subtensão) que o valor selecionado o relé atua suas chaves. Há

um relé que atua tanto no caso de subtensão quanto no caso de sobretensão. No painel do relé se

encontra o botão de ajuste do valor de tensão.

Relé Falta de Fase Destinado a proteger circuitos trifásicos, principalmente motores, contra os danos

provenientes da permanência da alimentação com falta de fase. O mais comum é que se utilize

uma chave NA desse relé, que é atuada enquanto há a presença das três fases. Assim se houver

falta de alguma fase tal chave se abre, desligando o motor protegido, em cujo comando tal

chave se conecta em série com a bobina.

Relé de Tempo ou Temporizador

Os Relés temporizadores são dispositivos eletrônicos que permitem, em função de

tempos ajustados, comutar um sinal de saída de acordo com a sua função. Muito utilizados em

automação de máquinas e processos industriais como partidas de motores, quadros de comando,

fornos industriais, injetoras, entre outros, especialmente em sequenciamentos, interrupções e

chaves de partida.

Retardado na energização – Esse tipo atua suas chaves um tempo após a ligação, ou

energização do relé e as retorna ao repouso imediatamente após seu desligamento.

Retardado na desenergização – Este atua as chaves imediatamente na ativação, porém

estas chaves só retornam ao repouso um tempo após a desativação. Não foi usado o termo

energização e sim ativação por que existe um tipo de temporizador na desenergização que

constantemente energizado e na realidade sua ativação e desativação se fazem por

intermédio da interligação e do desligamento respectivamente de dois terminais específicos.

No painel desse relé se encontra um botão pelo qual se seleciona o tempo de retardo.




bobina Chaves NA e NF

Gráficos de acionamento x tempo, das bobinas e dos contatos dos relés temporizados.




Relé Bimetálico

O relé de proteção contra sobrecarga ou relé bimetálico ou ainda relé térmico é indicado

para proteção de motores contra sobrecarga.

A sobrecarga pode ser causada por: rotor bloqueado, freqüência elevada de manobra,

partida prolongada, sobrecarga em regime de operação, falta de fase e variação da tensão e

freqüência.

A função do relé de proteção contra sobrecarga é desligar a alimentação do equipamento

antes que sejam atingidos valores de corrente e de tempo que causam deterioração

(decomposição, perda de qualidade) da isolação. Há dois tipos de relé de proteção, conforme o

principio construtivo:

relés de sobrecarga bimetálico

O relé de sobrecarga bimetálico é constituído de um par de lâminas metálicas (um

por fase), com metais de dilatação térmica linear diferente e por um mecanismo de disparo

contido num invólucro isolante com alta resistência térmica.







figura1: rele bimetalico

Esquema de ligação do Relé bimetálico da figura 1:

1. Ajustar a escala à corrente nominal da carga.

2. Botão de destravação (azul):

Antes de por o relé em funcionamento, apertar o botão de destravação. O contato

auxiliar é ajustado pela fábrica para religamento manual (com bloqueio contra religamento

automático). Comutação para religamento automático: apertar o botão de destravação e girá-lo

no sentido anti-horário, até o encosto, da posição H (manual) para A (automático).

3. Botão "Desliga" (vermelho). O contato auxiliar abridor será aberto manualmente, se for

apertado este botão.

4. Indicador Lig./Desl - (verde). Se o relé estiver ajustado para religamento manual, um

indicador verde sobressairá da capa frontal se ocorrer o disparo (desligamento) do relé.

Para religar o relé, apertar o botão de destravação. Na posição "automático", não há

indicação.

5. Terminal para bobina do contator, A2.

Relés de sobrecarga são usados para proteger INDIRETAMENTE equipamentos

elétricos, como motores e transformadores, de um possível superaquecimento. O

superaquecimento de um motor pode, por exemplo, ser causado por:

Sobrecarga mecânica na ponta do eixo;

Tempo de partida muito alto;

Rotor bloqueado;

Falta de uma fase;

Desvios excessivos de tensão e freqüência da rede.

Em todos estes casos citados acima, o incremento de corrente (sobrecorrente) no motor é

monitorado em todas as fases pelo relé de sobrecarga. Os terminais do circuito principal dos

relés de sobrecarga são marcados da mesma forma que os terminais de potência dos contatores.

Os terminais dos circuitos auxiliares do relé são marcados da mesma forma que os de

contatores, com funções específicas, sendo o número de seqüência deve ser ‘9’ (nove) e, se uma

segunda seqüência existir, será identificada com o zero. Na figura 1 temos: 95, 96, 97 e 98.




relés de sobrecarga eletrônico

A bobina eletromagnética do relé é ligada em série com os demais componentes

do circuito.

Sua atuação apenas se dá quando por esse circuito passa a corrente de curto

circuito (Ik), permanecendo inativo perante as correntes nominais (In) e de sobrecarga

(Ir).

Pelo que se nota, a sua função é idêntica à do fusível, com a diferença de que o fusível

queima ao atuar, e o relé permite um determinado número de manobras.

Por outro lado, como o relé atua sobre o mecanismo do disjuntor, abrindo-o

perante uma corrente Ik, a capacidade de interrupção depende do disjuntor, enquanto

que, usando fusível em série com o disjuntor, essa capacidade de interrupção depende do

fusível.




CIRCUITO DE COMANDO E POTÊNCIA

Os circuitos de alimentação (potência) estão sujeitos naturalmente a anomalias de

sobrecargas e até um curto-circuito

Os circuitos de comando são os responsáveis pela produção dos serviços na potência.

Falha no sinal de comando pode causar acidentes às pessoas e perdas materiais

Para se cumprir com a necessária confiabilidade, os circuitos de comando devem ser

projetados a garantir a melhor qualidade de especificação, observar a referência dos

produtos, assim como da melhor forma estar imune aos desvios inerentes de uma planta

elétrica industrial atual.

Formulário básico. Para circuitos monofásicos / bifásicos trifásico




Classificação dos equipamentos de manobra e proteção.




Normas para atendimento dos equipamentos de manobra e proteção em baixa tensão (BT)

IEC 60947-1 Equipamentos de manobra e proteção em baixa tensão - especificações gerais.

IEC 60947-2 Disjuntores.

IEC 60947-3 Seccionadores e seccionadores-fusível.

IEC 60947-4 Contatores de potência, relés de sobrecarga e conjuntos de partida.

IEC 60947-5 Contatores auxiliares, botões de comando e auxiliares de comando.

IEC 60947-7 Conectores e equipamentos auxiliares.

IEC 60269 Fusíveis para baixa tensão.

IEC 60439-1 Painéis para manobra e proteção de cargas em baixa tensão.

Com relação à simbologia literal, alguns exemplos são apresentados na tabela 8.1 a seguir.

Tabela 8.1 – Símbolos literais segundo NBR 5280




SÍMBOLO DESCRIÇÃO SÍMBOLO DESCRIÇÃO

Contato normalmente aberto (NA)

Contato normalmente fechado (NF)

Botoeira NA

Botoeira NF

Botoeira NA com retorno por mola

Botoeira NF com

retorno por mola

Contatos tripolares NA

ex: contator de potência

Fusível

Acionamento

eletromagnético, ex: bobina do contator

Relé térmico

Disjuntor com elementos térmicos e magnéticos, proteção contra correntes de curto e sobrecarga

Acionamento

temporizado na ligação

Disjuntor com

elemento magnético, proteção contra

corrente de curto-circuito

Lâmpada / Sinalização

Transformador trifásico

Motor Trifásico




CONCEITOS BÁSICOS EM MANOBRAS DE MOTORES

Para ler e compreender a representação gráfica de um circuito elétrico é imprescindível

conhecer os componentes básicos dos comandos e também sua finalidade. Alguns destes

elementos são descritos a seguir.

A) Selo

O contato de selo é sempre ligado em paralelo com o contato de fechamento da botoeira. Sua

finalidade é de manter a corrente circulando pelo contator, mesmo após o operador ter retirado

o dedo da botoeira.

B) Selo com dois contatos

Para obter segurança no sistema, pode-se utilizar dois contatos

de selo.

C) Intertravamento

Em algumas manobras, onde existem 2 ou mais contatores, para evitar curtos é indesejável o

funcionamento simultâneo de dois contatores. Utiliza-se assim o intertravamento. Neste caso os

contatos devem ficar antes da alimentação da bobina dos contatores.




E) Circuito paralelo ao intertravamento

No caso de um intertravamento entre contatos, o contato auxiliar de selo, não deve criar um circuito

paralelo ao intertravamento, caso este onde o efeito de segurança seria perdido.

F) Intertravamento com dois contatos

Dois contatos de intertravamento, ligados em série, elevam a segurança do sistema. Estes devem ser

usados quando acionando altas cargas com altas correntes.

G) Ligamento condicionado

Um contato NA do contator K2, antes do contator K1, significa que K1 pode ser operado apenas

quando K2 estiver fechado. Assim condiciona-se o funcionamento do contator K1 ao contator K2.




F) Proteção do sistema

Os relés de proteção contra sobrecarga e as botoeiras de desligamento devem estar sempre em série.

G) Intertravamento com botoeiras

O intertravamento, também pode ser feito através de botoeiras. Neste caso, para facilidade de

representação, recomenda-se que uma das botoeiras venha indicada com seus contatos

invertidos. Não se recomenda este tipo de ação em motores com cargas pesadas.




ESQUEMAS ELÉTRICOS DE COMANDOS E PROTEÇÃO

O esquema de ligação é a representação de um sistema elétrico seja por símbolos gráficos

completos ou simplificados. O esquema representa o funcionamento do circuito, o circuito de

corrente e as interligações de rede.

ESQUEMA UNIFILAR: contém apenas os componentes principais do circuito. Objetiva

mostrar as interligações entre equipamentos sem minúcias quanto aos pontos de conexão

existentes nesses equipamentos.

ESQUEMA FUNCIONAL: representa o circuito de acordo com o sentido de circulação

da corrente através dos condutores e componentes.

ESQUEMA DE REDE: é a representação dos condutores em interligação de uma rede.

ESQUEMA MULTIFILAR: indica o sistema elétrico com todos os detalhes e

condutores. As partes e componentes são representados com sua disposição geométrica

no equipamento. Objetiva mostrar todos os condutores existentes em uma instalação.




CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES DE INDUÇÃO

IMPORTANTES AOS COMANDOS ELÉTRICOS

Nesta apostila trabalha-se com os motores de indução trifásicos do tipo gaiola de esquilo por

serem os mais comuns na indústria. Este nome é dado devido ao formato do seu rotor. Um estudo

completo sobre este elemento é tema de um curso de máquinas elétricas, apesar disso algumas

características são interessantes ao estudo dos comandos ellétricos. Basicamente os motores do tipo

gaiola são compostos por dois subconjuntos:

• Estator: com enrolamento montado na carcaça do motor, fornecendo o campo girante

• Rotor: enrolamento constituído por barras curto-circuitadas, a sua corrente é induzida pela ação do

campo girante, provocando uma rotação do rotor e o fornecimento de energia mecânica ao eixo do

motor.

Quando o motor é energizado, ele funciona como um transformador com o secundário em

curto-circuito, portanto exige da rede elétrica uma corrente muito maior que a nominal, podendo

atingir cerca de 7 vezes o valor da mesma. As altas correntes de partida causam inconvenientes pois

exigem um dimensionamento de cabos com diâmetros bem maiores do que o necessário. Além disso

podem haver quedas momentâneas do fator de potência , que é monitorado pela concessionária de

energia elétrica, causando multas a indústria.

Para evitar estas altas correntes na partida, existem algumas estratégias em comandos. Uma

delas é alimentar o motor com 50% ou 65% da tensão nominal, é o caso da partida estrela-triângulo,

que será vista neste curso. Outras estratégias são:

• Resistores ou indutores em série;

• Transformadores ou auto-transformadores;

• Chaves série-paralelo;

• Chaves compensadoras, etc.

Os motores de indução podem ser comprados com 6 pontas e 12 pontas.

FECHAMENTO 6 PONTAS

No caso do motor de 6 pontas existem dois tipos de ligação:

Triângulo: a tensão nominal é de 220 V (ver figura a)

Estrela: a tensão nominal é de 380 V (ver figura b)

Na ligação em estrela (380 V) os terminais 4, 5 e 6 são interligados e os terminais 1, 2 e 3 são

ligados á rede. Na ligação em triângulo (220V), o início de uma fase é fechado com o final da

outra e essa junção é ligada á rede.




FECHAMENTO DE 12 PONTAS

No caso do motor de 12 pontas, existem quatro tipos possíveis de ligação:

• Triângulo em paralelo: a tensão nominal é 220 V (ver figura a)

• Estrela em paralelo: a tensão nominal é 380 V (ver figura b)

• Triângulo em série: a tensão nominal é 440 V (ver figura c)

• Estrela em série: a tensão nominal é 760 V (ver figura d)

Nota-se que nas figuras são mostradas as quantidades de bobinas constituintes de cada motor.

Assim um motor de 6 pontas tem 3 bobinas e um de 12 pontas tem 6 bobinas. Como cada bobina

tem 2 pontas, a explicado o nome é explicita. A união dos contatos segue uma determinada

ordem padrão. Existe uma regra prática para fazê-lo: numera-se sempre os terminais de fora com

1, 2 e 3 e liga-se os terminais faltantes.




PARTIDA DE MOTORES

A corrente de partida de um motor de indução trifásico tipo gaiola típica varia entre 4 a 8

vezes a corrente nominal. Normalmente os fabricantes informam o valor da corrente de partida

de forma indireta, seja pelo fator Ip/In, como visto acima, ou através da letra código (norma

NEMA), que

fornece os kVA/hp com o rotor travado. A corrente de partida em Ampères pode ser facilmente

calculada a partir destas informações. A elevada corrente de partida pode trazer problemas para a

instalação elétrica, no que diz respeito a afundamentos de tensão, podendo causar a má operação

de outras cargas ligadas ao mesmo barramento. Isto motivou a busca de técnicas de partida para

amenizar tais efeitos. Cabe realçar que o motor em si é projetado para partida direta de cargas de

baixa inércia, e esta opção não deve ser descartada antes de uma análise do problema.

Partida direta de Motores

Objetivo: A primeira combinação entre os elementos de comando estudados é a partida direta de

um motor, mostrada na figura 3.1 abaixo. O objetivo é o de montar esta partida no laboratório,

observando as dificuldades e a lógica de funcionamento, bem como apresentar o conceito de selo.

Figura 3.1 – Circuitos de comando e potência para uma partida direta de motores

Componentes: 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 relé térmico (F2), 1

contator (K1), 1 botoeira NF (S0), 01 botoeira NA (S1), 1 Motor trifásico (M1).




Partida direta de Motores com sinalização

Objetivo: Neste circuito o objetivo é o de consolidar os conceitos introduzindo os elementos de

sinalização no comando.

Figura 4.1 – Circuitos de comando e potência para uma partida direta de motores com sinalização

Componentes: 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 relé térmico (F2), 1

contator (K1), 1 botoeira NF (S0), 1 botoeira NA (S1), 1 Motor trifásico (M1), 1 lâmpada

vermelha (H1), 1 lâmpada verde (H2), 1 lâmpada amarela (H3).




Partida de Motores com reversão

Objetivo: Acionar, de forma automática, um motor com reversão do sentido de rotação, mostrando

algumas similaridades com a partida direta. Introduzir o conceito de “intertravamento”.

Figura 5.1 – Circuitos de comando e potência para uma partida com reversão

Componentes: 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 relé térmico (F2), 2 contatores

(K1 eK2), 1 botoeira NF (S0), 2 botoeiras NA (S1 e S2), 1 Motor trifásico (M1).




Comando de prensa com temporizador

Conhecer uma das estratégias para segurança em prensas, evitando que o

operador inutilize uma das botoeiras, trabalhando somente com a outra.

Circuito de comando

Os contatores K1 e K2 são auxiliares. O contator de potência, onde será ligado o

motor da prensa é o contator K3. K4 é um temporizador.




Partida Estrela-Triângulo (Υ/Δ)

Demonstrar uma das importantes estratégias para evitar altos picos de corrente durante a

partida de um motor de indução trifásico.

São vantagens da partida estrela triângulo:

•Custo reduzido;

•Elevado número de manobras;

•Corrente de partida reduzida a 1/3 da corrente de partida nominal;

•Dimensões relativamente reduzidas.

Desvantagens:

•Aplicação específica a motores com dupla tensão nominal e que disponham de seis terminais

acessíveis;

•A relação entre as duas tensões deve ser de raiz de 3. Exemplo: 220/380; 380/660V ou

440/760V;

•A tensão da rede deve coincidir com a tensão em triângulo do motor;

•Conjugado de partida reduzido a 1/3 do nominal;

•Utilizado para partida a vazio ou com baixo conjugado de partida.

• O motor deve alcançar pelo menos 90% de sua velocidade de regime para que, durante a

comutação, a corrente de pico não atinja valores elevados, próximos, portanto, da corrente de

partida com acionamento direto.

Condições para ser utilizada:

1.O motor deve ter no mínimo 6 terminais acessíveis;

2. A tensão nominal da rede deve coincidir com a tensão nominal da ligação Δ;

3. O torque inicial solicitado pela carga deve ser pequeno. Preferencialmente, o motor deve

partir a vazio.

Conseqüências:

1. O torque de partida Y (TpY) fica reduzido a 1/3 do torque de partida direta (Tpd);

2. A corrente de partida, na linha, Y (IpY) fica reduzida a 1/3 da corrente de partida direta

(Ipd);

Quando o motor é ligado em estrela ele necessita da tensão maior, mas é imposto ao

motor uma tensão menor igual a da ligação triângulo. Durante a partida em Y, o conjugado e a

corrente de partida ficam reduzidos a 1/3 de seus valores nominais, então, um motor só pode

partir através da chave Y-Δ quando o seu conjugado, na ligação Y, for superior ao conjugado da

carga do eixo. Devido ao conjugado de partida baixo e relativamente constante a que fica

submetido o motor, as chaves Y-Δ são mais adequadamente empregadas em motores cuja

partida se dá em vazio.




Circuito de potência




Circuito de comando

Material utilizado 1 Disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 3 contatores (K1, K2 e K3), 1 relé térmico (F1), 1 botoeira (NF), 1 botoeira (NA), 1 relé temporizador (K6).




Partida Estrela-Triângulo (Υ/Δ) com reversão




Partida por chave compensadora ou Partida por Auto-Trafo

AUTO TRANSFORMADOR DE PARTIDA TRIFÁSICO

A chave compensadora é composta basicamente de um autotransformador com várias

derivações, as mais comuns são 50, 65 e 80% da tensão nominal. Este autotransformador é

ligado ao circuito do estator. O ponto estrela do autotransformador fica acessível e, durante a

partida, é curto circuitado e esta ligação se desfaz logo que o motor é conectado diretamente à

rede. Normalmente, este tipo de partida é empregado em motores de potência elevada, acionando

cargas com alto índice de atrito, tais como britadores, e semelhantes.

Usado na partida indireta do tipo compensada, este autotransformador é responsável pela

diminuição da tensão aplicada no motor no instante inicial. O valor da tensão de saída desses

auto transformadores é expresso em percentagem, normalmente nos valores 65 e 80%.

Os autotransformadores possuem a seguinte identificação em seus terminais:

R, S, T → bornes de alimentação do auto transformador

65 ou 80% → bornes de saída

0 (zero) ou Y (estrela) → bornes que devem ser curto-circuitados no momento da partida, ou

seja, deve-se ligar as bobinas em estrela.

No dimensionamento do autotransformador devem ser levados em conta: a tensão

nominal da rede, a potência nominal do motor, o número máximo de partidas por hora

(normalmente 10 para motores de baixa potência), o tempo aproximado de cada partida e os taps

de saída necessários.

Os autotransformadores são providos de um microtermostato, que deve ser conectado ao

circuito auxiliar para que impossibilite o uso do equipamento quando a temperatura atingir valor

elevado (em torno de 110°C).

Esta partida tem por objetivo suprir as aplicações que a Estrela-Triângulo não pode ser

utilizada, ou seja, onde a carga aplicada ao motor seja superior a 33% da carga suportada pelo

motor.

Com o mesmo objetivo de reduzir a corrente de partida, a partida por autotrafo é realizada

a inserção de um autotransformador para auxiliar a partida do motor realizando assim a redução

da tensão de alimentação do motor.

Este auto-trafo possui dois "Taps" de saída de tensão (tap’s é o nome dado a saída de

tensão do auto transformador), ele realizará o rebaixamento da tensão de partida do motor trifásico

a fim de reduzir respectivamente a corrente de partida.Este rebaixamento pode ser dado em dois

níveis de tensão, são eles:

Tap de 65% da tensão.

Tap de 80% da tensão.

Vantagens: Na derivação 65%, a corrente de partida na linha se aproxima do valor da corrente de

acionamento utilizando chave estrela-triângulo;

A comutação da derivação de tensão reduzida para a tensão de suprimento não acarreta

elevação da corrente, já que o autotransformador se comporta, neste instante, como uma

reatância que impede o crescimento dessa mesma corrente;

Pode-se variar gradativamente as derivações para aplicar as tensões adequadas à

capacidade do sistema de suprimento.

Desvantagens: Custo superior ao da chave estrela triângulo;

Dimensões normalmente superiores às das chaves Y-Δ, acarretando o aumento no volume

dos Centros de Controle de Motores (CCM).

Limitação da frequência de manobras.




Torque

Como sabemos a redução da tensão implica em reduzir também o torque do motor, então tendo

dois níveis de tensão teremos respectivamente doi níves de torque, são eles:

Quando utilizado o Tap de 65%, teremos um torque de 42%. Dado através do cálculo:

65²/100.

Quando utilizado o Tap de 80%, teremos um torque de 64%. Dado através do cálculo:

80²/100.

Corrente

Observem que mesmo no Tap de 65% que disponibiliza um baixo torque, temos um torque ainda

maior que o da partida estrela-triângulo, no entanto a corrente também será maior cerca de 42%

da corrente nominal.

O mesmo ocorre para a partida com o Tap em 80% da tensão, sendo que a corrente de partida

nesta configuração chega a cerca de 64% da nominal bem como seu torque.

Observações:

- a alimentação deve ser feita nos terminais R, S e T, e o motor conectado aos terminais T1, T2 e

T3;

– devem ser observados a potência do motor e o número máximo de partidas por hora indicado

para a chave, a fim de não superaquecer o transformador, o que pode provocar sua queima;

– o tap de saída pode ser trocado para a posição desejada;

– a chave deve permanecer na posição partida até que o motor atinja sua velocidade nominal;

após isso, deve ser trocada para a posição marcha (rapidamente);

– algumas chaves têm seus componentes (contatos e/ou transformador) imersos em óleo isolante

para refrigeração e/ou eliminação do arco elétrico;

– o relé térmico de sobrecarga deve ser ajustado para a In do motor. Atenção para os casos onde

se emprega o relé térmico ligado a TCs, pois a relação de transformação deve ser considerada.




Circuito Partida Compensadora




Circuito Partida Compensadora com Reversão




Partida por auto-transformador (compensadora) EXEMPLO 2




Dimensionamento:

a. Os autotransformadores possuem, opcionalmente, instalado na bobina central, um

termostato. O termostato tem a função de proteção do equipamento contra aquecimento excessivo

ocasionado por sobrecarga ou número de partidas acima do especificado. O termostato é

especificado em função da classe de isolamento do autotransformador.

b. Para se definir a potência do autotransformador deve-se considerar:

� Potência do motor

� Frequência de partida (número de partidas por hora)

Existem limitações quanto ao número de partidas, sob pena de danificação dos

enrolamentos. Assim sendo, fica estabelecido:

� 5 partidas/hora, podendo ser duas consecutivas com intervalo mínimo de 0,5 minutos entre elas

ou cinco com intervalos de aproximadamente doze minutos;

� 10 partidas/hora, podendo ser três consecutivas com intervalo mínimo de 0,5 minutos entre elas

ou dez com intervalos de aproximadamente seis minutos;

� 20 partidas/hora, podendo ser seis consecutivas com intervalo mínimo de 0,5 minutos entre elas

ou vinte com intervalos de aproximadamente três minutos.

c. Tempo de partida do motor. Normalmente os autotransformadores são projetados para

suportarem a corrente de partida durante 20s.

Após a definição da potência, para completar a especificação do autotransformador deve ser

citado:

d. Tensão nominal da rede;

e. Classe de isolamento - em sua maioria classe "B" (130°C)

f. Derivadores (tap’s) de tensão necessários - normalmente utilizam-se tap’s 65 e 80%.

Partida e parada suave (soft-starter).

Popularmente conhecidas como soft-starters, são chaves estáticas de partida, destinadas

à aceleração, desaceleração e proteção de motores de indução trifásicos. O controle da tensão

aplicada ao motor, mediante o ajuste do ângulo de disparo dos tiristores, permite obter partidas

e paradas suaves do mesmo. Ademais, através de ajustes acessíveis, pode-se controlar o torque

do motor e a corrente de partida em valores desejados, em função da exigência da carga. A

Figura abaixo ilustra o diagrama simplificado de um soft-starter para média tensão, onde pode-

se observar a presença dos tiristores em anti-paralelo, bem como da proteção e contatores

principal e by-pass:




As chaves de partida estáticas podem ser ajustadas no módulo de tensão, de forma a se

ter uma tensão inicial de partida adequada, responsável pelo torque inicial que irá acionar a

carga. Ao se ajustar a tensão de partida a um valor Vp e um tempo de partida Tp, a tensão

cresce do valor Vp até atingir a tensão de linha do sistema no intervalo de tempo Tp, conforme

mostrado na figura abaixo:

Coordenação de proteção.

A Figura 3 mostra um gráfico comparativo entre a corrente do motor de indução em

função do tempo usando o soft starter e a mesma corrente partindo o motor diretamente da rede e

em Y-Δ.




Figura 3: Comparativo qualitativo entre as correntes dos métodos usuais de partida.

A seguir são apresentadas algumas vantagens e desvantagem do soft starter em relação aos

outros métodos mencionados

a) Vantagens

� Corrente de partida próxima da corrente nominal

� Nº de manobras ilimitado

� Longa vida útil devido à inexistência de partes eletromecânicas móveis

� Torque de partida próximo do torque nominal

� Pode ser empregada também para desacelerar

b) Desvantagens:

� Alto custo de implementação

Dimensionamento de Partida Direta

Neste tipo de partida o motor parte com valores de conjugado (torque) e corrente de partida

plenos, uma vez que suas bobinas recebem tensão nominal.

Neste caso o motor pode estar fechado em estrela ou triângulo como podemos ver abaixo:

Esta partida é considerada aplicável somente em casos em que o motor a ser utilizado não possua

mais do que 7,5cv de potência.

Algumas perguntas ficam em nossa mente quando decidimos dimensionar uma chave de

partida:




Qual contator usar?

Qual fusível aplicar para proteger o circuito?

Qual o valor de corrente do relé térmico?

Para ficar mais lógico estaremos simulando o dimensionamento de um motor de 30CV e 4

pólos que será ligado a uma rede de 380V/60Hz. A corrente nominal deste motor é de 44A e

possui um Ip/In de 8,0. Este trabalha em serviço normal de manobra com rotor gaiola de

esquilo e desligamento em regime e possui um tempo de partida igual a 5 segundos.

Antes de qualquer coisa vamos relembrar como é o circuito de potência da partida direta:

Roteiro de Cálculo

Vamos começar com o dimensionamento do contator K1:

Neste caso o contator K1 deverá possuir uma corrente Ie (corrente nominal do contator)

maior que a corrente nominal do motor, ou seja: K1 => Ie > In x 1,15

Logo, teremos em nosso exemplo: K1 => Ie > 44 x 1,15 Ie > 50,6A

Com base base nos dados encontrados e tomando como base o tipo de aplicação do motor temos

no catálogo da WEG o contator CWM65 que suporta 65A, o fato do cálculo ter mostrado que a

corrente é de 50,6A faz com que não utilizemos o contator CWM50 pois sua corrente nominal é

maior que a corrente calculada.




Agora faremos o dimensionamento do Relé Térmico:

O Relé Térmico deverá possuir corrente nominal igual a corrente nominal do motor.

Com isso podemos deduzir que: FT1 = In

Temos então em nosso caso, o seguinte: FT1 = 44A

De acordo com o mesmo catálogo de dispositivos da WEG temos o relé térmico RW67-2D3-

U057 com ajuste de corrente entre 40 e 57 sendo o mais recomendado ao nosso sistema,

observem que o modelo 1D3 não se aplica pois não suporta montagem no contator escolhido.

Vamos agora dimensionar os fusíveis F1, F2 e F3, nesta etapa teremos 3 condições que

deverão ser observadas e todas as situações deverão ser atendidas pelo sistemas, vamos

as três situações:

1º situação:

A corrente nominal do fusível deve primeiramente suportar a corrente do motor no instante da

partida, ou seja, Ip/In, logo: Ip = Ip/In x In ; ou seja, no nosso exemplo teremos a seguinte

situação: Ip = 8,0 x 44 Ip = 352A . Então, através da tabela de fusíveis e sabendo-se que o

tempo de partida do motor é de 5 segundos, definimos o fusível a ser aplicado no motor, como

podemos observar o fusível escolhido por este passo é o de 100A.




2º situação:

A corrente do fusível deverá suportar 20% a mais que a corrente nominal do motor, logo:

IF > 1,2 x In IF > 1,2 x 44 IF > 53A Então, o fato do fusível abordado no primeiro caso ser maior que 53A significa que atende a

necessidade, em caso contrário (IF > IP) teríamos que encontrar na tabela outro fusível que

atenda a necessidade.

3º situação:

Os fusíveis terão que suportar também a corrente que circulará no relé térmico e no contator,

sendo assim: IF < IF max K1 100A < 125A (fig abaixo)

IF < IF FT1 100A < 100A

Portanto, podemos concluir que os fusíveis NH de 100A suportam todas as exigências e

especificações requeridas.

Resumindo teremos em nosso acionamento:

- 1 contator CWM65

- 1 Relé térmico RW67-2D3-U057

- 3 fusíveis NH de 100A (retardado)




SENSORES O QUE É SENSORIAMENTO?

É uma terminologia generalista que reflete a distância relativa do sensor ao elemento

sob observação. No entanto, convencionamos como sensoriamento àoperação de

obtenção de informações da superfície e sub-superfície de um objeto a partir de

sensores.

TIPOS DE SENSORES: Existem vários tipos e modelos de sensores que variam conforme o objeto alvo de

sensoriamento

�Indutivo

�Capacitivo

�Fotoelétrico

�Magnético ou "Reed-Switch"

�Pressão ou toque

SENSOR INDUTIVO

São componentes eletrônicos capazes de detectar a aproximação de um objeto sem a

necessidade de contato físico entre sensor e o acionador, sendo assim, aumentando a vida útil

do sensor por não possuir peças móveis sujeitas a desgastes mecânicos. Eles também não

necessitam de energia mecânica para operar e são imunes a vibração e choques mecânicos.

Graças à elevada resistência dos componentes de alta tecnologia utilizados em seu circuito

eletrônico, os sensores são particularmente capazes de operar em condições severas de trabalho,

como a presença de lubrificantes, óleos, imersos na água, etc. Têm largas aplicações em

máquinas operatrizes, injetoras de plástico, indústria cerâmica, máquinas de embalagens,

indústria automobilística, etc.

A sua principal aplicação é a detecção de objetos metálicos, pois o campo emitido é

eletromagnético.

Fig. 01 – Campo eletromagnético gerado.




PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Fig. 02 – Sensor

O sensor consiste de uma bobina em um núcleo de ferrite, um oscilador, um detector de nível de

sinais de disparo e um circuito de saída.

O sensor indutivo trabalha pelo princípio da indução eletromagnética. Funciona de maneira

similar aos enrolamentos primários e secundários de um transformador. O sensor tem um

oscilador e uma bobina; juntos produzem um campo magnético fraco. Quando um objeto

entre no campo, pequenas correntes são induzidas na superfície do objeto. Por causa da

interferência com o campo magnético, energia é extraída do circuito oscilador do sensor,

diminuindo a amplitude da oscilação e causando uma queda de tensão (voltagem). O

circuito de detecção do sensor percebe a queda de tensão do circuito do oscilador e

responde mudando o estado do sensor.

A superfície ativa de um seletor de proximidade indutivo é a superfície onde emerge o campo

eletromagnético de alta freqüência.

Um alvo padrão é um quadrado de aço doce com 1 mm de espessura, com comprimentos

laterais equivalentes ao diâmetro da superfície ativa ou 3X a distância do valor nominal da

comutação, a que for maior.




Alguns tipos de sensores indutivos:

Sensores indutivos quadrados ou cilíndricos de longa distância em estruturas de plástico ou

metal.

a) E2AU: Uso em veículos; (b) E2EH: Indústria alimentar: resistência a

detergentes e a calor); (c) E2A3: Embalamento de pó e corte de madeira; (d) E2E: Linha de

montagem de automóveis (à prova de óleo).




SENSORES CAPACITIVOS

São sensores capazes de detectar a aproximação de objetos sem a necessidade de

contato físico, tal qual os sensores indutivos, porém com principio de funcionamento

baseado na variação da capacitância.

Os sensores capacitivos podem detectar objetos metálicos e não metálicos assim como

produtos dentro de recipientes não metálicos. Estes sensores são usados geralmente na

indústria de alimento e para verificar os níveis de fluidos e sólidos dentro de tanques.

Os sensores capacitivos são mais sensíveis à flutuação da temperatura e da umidade do

que o são os sensores indutivos, mas os sensores capacitivos não são tão precisos quanto

os indutivos. A precisão pode variar de 10 a 15 por cento em sensores capacitivos.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Geram um campo eletrostático e detectam mudanças causadas neste

campo quando um alvo se aproxima da face ativa.

As partes internas do sensor consistem em uma ponta capacitiva, um oscilador,

um retificador de sinal, um circuito de filtragem e um circuito de saída.

- Na ausência de um alvo, o oscilador está inativo.

- A capacitância do circuito com a ponta de compensação é determinada pelo tamanho

do alvo, sua constante dielétrica e distância até a ponta.

- Quanto maior o tamanho e a constante dielétrica de um alvo, mais este aumenta a

capacitância. Quanto menor a distância entre a ponta e o alvo, maior a capacitância.




C1 é uma chave magnética com bobina de 24Vcc e poderá acionar cargas de

tensão alternada como a bobina de outra chave magnética por exemplo, através

da qual pode-se por exemplo acionar um motor de indução.




SENSORES ÓPTICOS

Classificação São Sensores cujo funcionamento baseia-se na emissão de um feixe de luz, o qual é

recebido por um elemento foto-sensível, basicamente são divididos em três sistemas:

Barreira, Difusão e reflexão.

Funcionamento Baseia-se na interrupção ou incidência de um feixe luminoso sobre um foto-receptor, o

qual provoca uma ação (comutação) eletrônica. A emissão de luz é proveniente da emissão

de raios infra-vermelhos. Para conseguir-se máxima eficiência a luz é modulada ou pulsada

a uma frequência máxima de 1,5kHz, frequência que será interpretada por um receptor

óptico sincronizado a essa frequência o que imuniza o sistema de interferências da

recepção luminosa ambiente.

Aplicações Além das aplicações habituais, como contagem de peças, proteção do operador, etc., o

sistema pode trabalhar com emissão de luz visível, para sistemas de alarme tanto em

ambientes internos quanto externos, formando uma barreira que ao ser interrompido, pode

causar diversos acionamentos no sistema.

Os tipos reflectivos ou por difusão são comumente utilizados onde um espelho ou a própria

peça a ser detectada reflete os raios infra-vermelhos. Evidentemente que as peças não

poderão ter

suas superfícies opacas. Os sensores ópticos pelo sistema a de barreira possuem um alcance

maior que os reflectivos, chegando a distancias de até 200 metros, enquanto os reflexivos e

por difusão a apenas 10 metros.

Sistema por barreira É um sistema formado por sensores alinhados, ou seja, o dispositivo emissor de luz colocado e

alinhado ao receptor.

O transmissor e o receptor estão em unidades distintas e devem ser dispostos um frente

ao outro, de modo que o receptor possa constantemente receber a luz do transmissor. O

acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper o feixe de

luz.




Sistema Reflexivo É um sistema formado pelo dispositivo emissor de luz e dispositivo receptor montados no

mesmo conjunto, neste caso o feixe de luz emitido é refletido em uma superfície refletora e

retorna ao ponto de origem atingindo o dispositivo receptor que está ao lado do dispositivo

emissor.

Este sistema apresenta o transmissor e o receptor em uma única unidade. O feixe de luz

chega ao receptor somente após ser refletido por um espelho prismático, e o

acionamento da saída ocorrerá quando o objeto a ser detectado interromper este feixe.

Sistema por difusão No sistema por difusão, os elementos de emissão e recepção infra-vermelho estão montados

justapostos em um mesmo conjunto óptico, direcionados para a face sensível do sensor. Os

raios infra-vermelhos emitidos pelo transmissor, refletem sobre a superfície de um objeto e

retornam em direção do receptor, a uma distância determinada (distância de comutação), que

provoca o chaveamento eletrônico, desde que o objeto possua uma superfície não totalmente

fosca.

Neste sistema o transmissor e o receptor são montados na mesma unidade. Sendo que o

acionamento da saída ocorre quando o objeto a ser detectado entra na região de

sensibilidade e reflete para o receptor o feixe de luz emitido pelo transmissor.




Sistema por difração Neste sistema os elementos de emisão e recepção infra-vermelho estão montados justapostos

em um unico conjunto óptico, direcionados para um prisma e retornam em direção do receptor.

Quando este prisma é mergulhado em qualquer liquido translúcido,

os raios infra-vermelhos se dispersam, desviando assim a sua trajetória ocasionando uma

comutação eletronica.

Veja o diagrama de blocos:

Exemplos de Aplicações:

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COMANDOS ELETRICOS