Comandos Eletricos Final

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Apostila comandos eletricos

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1)

COMANDOS ELTRICOS

1) INTRODUO

Conceitualmente o estudo da eletricidade divido em trs grandes reas: a gerao, a distribuio e o uso. Dentre elas a disciplina de comandos eltricos est direcionada ao uso desta energia, assim pressupe-se aqui que a energia j foi gerada, transportada a altas tenses e posteriormente reduzida aos valores de consumo, com o uso de transformadores apropriados.

Por definio os comandos eltricos tem por finalidade a manobra de motores eltricos que so os elementos finais de potncia em um circuito automatizado. Entende-se por manobra o estabelecimento e conduo, ou a interrupo de corrente eltrica em condies normais e de sobre-carga. Os principais tipos de motores so:

Motor de Induo

Motor de corrente contnua

Motores sncronos

Servomotores

Motores de Passo

Os Servomotores e Motores de Passo necessitam de um driver prprio para o seu acionamento, tais conceitos fogem do escopo deste curso. Dentre os motores restantes, os que ainda tm a maior aplicao no mbito industrial so os motores de induo trifsicos, pois em comparao com os motores de corrente contnua, de mesma potncia, eles tem menor tamanho, menor peso e exigem menos manuteno.

O motor de induo tem caractersticas prprias de funcionamento, que so interessantes

ao entendimento dos comandos eltricos e sero vistos posteriormente.

Comandos Eltricos

Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos eltricos a noo de que

os objetivos principais dos elementos em um painel eltrico so: a) proteger o operador e b)propiciar uma lgica de comando.

Partindo do princpio da proteo do operador uma seqncia genrica dos elementos necessrios a partida e manobra de motores mostrada na figura 1.1. Nela podem-se distinguir os seguintes elementos:

A) Seccionamento: S pode ser operado sem carga. Usado durante a manuteno e verificao do circuito.

B) Proteo contra correntes de curto-circuito: Destina-se a proteo dos condutores do circuito terminal.

C) Proteo contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do enrolamento do motor.

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 potncia, onde circula a maior corrente.

Figura 1.1 Seqncia genrica para o acionamento de um motor

importante repetir que no estudo de comandos eltricos importante ter a seqncia mostrada na figura 1.1 em mente, pois ela consiste na orientao bsica para o projeto de qualquer circuito.

Ainda falando em proteo, as manobras (ou partidas de motores) convencionais, so dividas em dois tipos, segundo a norma IEC 60947:

Comandos Eltricos

I. Coordenao do tipo 1: Sem risco para as pessoas e instalaes, ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Porm podem haver danos ao contator e ao rel de sobrecarga.

II. Coordenao do tipo 2: Sem risco para as pessoas e instalaes. No pode haver danos ao rel de sobrecarga ou em outras partes, com exceo de leve fuso dos contatos do contator e estes permitam uma fcil separao sem deformaes significativas.2) PRODUO DE ELETRICIDADE POR MEIO DO MEGNETISMOPode-se produzir eletricidade movimentando-se um fio em um campo magntico. Desde que haja movimento relativo entre o condutor e o campo magntico, h produo de eletricidade. A tenso obtida conhecida como tenso induzida ou f.e.m. induzida, e o processo para obt-la, cortando o campo magntico com um condutor, chamado induo.

O valor da tenso induzida no condutor que corta o campo magntico depende de diversos fatores. Primeiro, quando aumenta a velocidade de corte das linhas do campo magntico pelo condutor, a f.e.m. tambm aumenta. Segundo, quando a intensidade do campo magntico aumenta, a f.e.m. induzida aumenta. Terceiro, se o nmero de espiras que corta o campo magntico aumentado, a f.e.m. induzida novamente aumentada.

A polaridade da f.e.m. induzida ser tal que a corrente resultante criar um campo magntico que reagir com o campo do im e se opor ao movimento da bobina.

A tenso induzida ( E ) em cada condutor proporcional intensidade do campo magntico pela velocidade do condutor no campo.

A polaridade da tenso induzida, e, portanto, o sentido da corrente gerada, determinado pelo sentido do movimento relativo entre o campo magntico e o condutor que o corta.

A figura 2.1mostra o descrito acima

Figura 2.1 Produo de tenso por meio do magnetismo

3) TENSO ALTERNADA A tenso alternada, denominada normalmente de tenso CA, difere da tenso contnua porque troca de polaridade constantemente. Provocando nos circuitos um fluxo de corrente ora em um sentido, ora em outro.

Uma fonte de tenso alternada alterna a polaridade constantemente com o tempo.

Caracterstica de tenso alternada.

A condio fundamental para que uma determinada tenso eltrica seja considerada como tenso alternada que a sua polaridade no seja constante. Os diversos tipos de tenso em CA podem ser distinguidos atravs de quatro caractersticas:

Forma de onda

Ciclo

Perodo

Freqncia

Formas de onda.

Existem tenses alternadas com diversos tipo de onda.

Ciclo

uma variao completada forma de onda. O ciclo , em resumo, uma parte da forma de onda que se repete sucessivamente.

Perodo.

Perodo a designao empregada para definir o tempo necessrio para que se realize um ciclo completo de uma corrente alternada.

Perodo: tempo de realizao de 1 ciclo completo.

O perodo representado pela notao T e sua unidade de medida o segundos(S).

Freqncia

A freqncia nmero de ciclos de uma corrente alternada que ocorrem em 1 segundo. indicado pela letra f e sua unidade o Hertz (Hz).

Freqncia: nmero de ciclos completos realizados em 1 segundo.

Tenso alternada senoidal.

A tenso alternada senoidal a mais importante das tenses CA, tendo uma vista que toda a distribuio de energia eltrica para os consumidores (residncia, indstria, comrcio,...) feita atravs deste tipo de corrente alternada. Isto significa que todos os aparelhos ligados rede eltrica so alimentados por corrente alternada senoidal.Definies da tenso alternada

Freqncia nmero de ciclos ( repeties ) por segundo

Perodo tempo necessrio para que um ciclo se complete.

A unidade de medida o Hertz ( Hz ).

A freqncia do sistema eltrico do Brasil 60 Hz, em muitos pases usa-se 50 Hz.

A figura 3.1mostra a forma de onda da tenso alternada.

Figura 3.1 Forma de onda da tenso alternada

A figura 3.2 mostra os valores da tenso alternada

Figura 3.2 Valores da tenso alternada

Valor instantneo - V=Vmx*sen

Valor mdio valor de tenso necessria para transferir a mesma carga durante o mesmo intervalo de tempo. Em meio ciclo igual a 0,637*Vmx. Num ciclo completo igual a zero.

Valor eficaz valor mdio que no mesmo perodo de tempo transfere a mesma energia.

Relaes de fase

Figura 3.3 Relao de fase da tenso alternada

4) MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA ( C.A. )Tipos de motores de C.A.

Como a maior parte da energia produzida C.A., existem muitos tipos de motores de C.A. Eles tem funcionamento semelhante ao motor C.C. embora seu funcionamento esteja menos sujeito a defeitos.

Os motores de C.A. apresentam caractersticas de funcionamento excelentes para operao a velocidades constantes, porque a velocidade determinada pela freqncia da fonte de alimentao. Hoje em dia a velocidade dos motores de C.A. pode ser variada atravs dos inversores de freqncia.

Os motores de C.A. podem monofsicos ou polifsicos. O princpio de funcionamento idntico para todos os casos: o de um campo magntico girante.

So classificados em dois tipos principais: motores sncronos e motores de induo. O motor sncrono um alternador funcionando como motor; aplica-se C.A. ao estator e C.C. ao rotor. O motor de induo difere do motor sncrono por no ter seu rotor ligado a qualquer fonte de alimentao, sendo alimentado por induo magntica.

O motor srie de C.A., amplamente usado em alguns eletrodomsticos e pequenas ferramentas, uma verso modificada do motor srie de C.C. Apresenta a vantagem de velocidade ajustvel e tambm pode ser empregado em aplicaes nas quais se usa o motor srie de C.C.

O motor de induo o mais usado nas aplicaes em geral.

A figura 4.1mostra os tipos de motores de C.A.

Figura 4.1 Tipos de motores de corrente alternada

Campo girante

Para compreender como o campo magntico girante obriga o motor a rodar, temos que aprender como o campo girante produzido. Para isto usaremos um sistema trifsico onde mais fcil de ser ver. No esquema mostra um estator trifsico ligado em tringulo, com as duas bobinas de cada fase enroladas no mesmo sentido, alimentado por uma fonte C.A. trifsica.

O campo magntico de cada bobina depende da corrente que por ela passa no momento. Se a corrente for nula no haver campo magntico e se a corrente for mxima o campo ser mximo. Como as correntes esto defasadas de 120, os campos magnticos tambm esto. Os trs campos forma um nico campo que atua sobre o rotor. A prxima figura mostra a atuao deste campo resultante que varia com o tempo. No fim de um ciclo de C.A., o campo ter girado 360, ou uma rotao completa. A figura 4.2 mostra o funcionamento do campo girante.

Figura 4.2 Campo girante num circuito trifsico

A figura 4.2 mostra as trs formas de onda aplicadas ao estator. As correntes esto defasadas de 120. As formas de onda podem representar tanto as correntes como os campos magnticos gerados pelas trs fases ou correntes nas fases. As formas de onda foram designadas com as mesmas letras das fases correspon