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Comandos eltricos
Federao das Indstrias do Estado de Minas Gerais -FIEMG
Belo Horizonte 2010
2
Presidente da FIEMG
Olavo Machado Jnior
Diretor Regional do SENAI
Lcio Jos de Figueiredo Sampaio
Gerente de Educao Profissional
Edmar Fernando de Alcntara
Elaborao
Eustquio Damasceno Pereira Ronaldo Jos de Oliveira Unidades Operacionais
CETEL Centro Tecnolgico de Eletrnica Csar Rodrigues CETEM Centro de Excelncia em Tecnologia e Manufatura Maria Madalena
3
Sumrio
Apresentao 1. Dispositivos de proteo e controle ............................................................... 6
1.1 Introduo aos dispositivos ................................................................... 6 1.2 Fusveis ................................................................................................. 6 1.3 Disjuntor ............................................................................................... 21 1.4 Disjuntor motor .................................................................................... 28 1.5 Dispositivos diferenciais residuais ....................................................... 30 1.6 Rel Trmico de Sobrecarga ............................................................... 34 1.7 Contatores ........................................................................................... 42 1.8 Botes de comando ............................................................................. 53 1.9 Rel de Tempo .................................................................................... 61 1.10 Chave Auxiliar Tipo Fim de Curso ..................................................... 66 1.11 Sensores ............................................................................................ 72 1.12 Motor de Induo Trifsico ................................................................ 81 1.13 Transformadores Para Comandos Eltricos ...................................... 89 1.14 Chaves Seccionadoras ...................................................................... 97 1.15 Sinalizao ...................................................................................... 105 1.16 Terminais ......................................................................................... 109 1.17 Bornes de conexo .......................................................................... 113 1.18 Soft-Starter ...................................................................................... 120 1.19 Inversores de Freqncia ................................................................ 133
2. Noes de segurana em eletricidade ....................................................... 148
2.1 Introduo .......................................................................................... 148 2.2 Choque eltrico .................................................................................. 148 2.3 Medidas de Segurana Contra o Risco Eltrico ................................ 152
3. Esquemas eltricos ...................................................................................... 157
3.1 Redes de alimentao ....................................................................... 157 3.2 Tipos de esquemas eltricos ............................................................. 159 3.3 Interligao das bobinas do motor trifsico de induo ..................... 161 3.4 Sistemas de partidas para motores de induo trifsicos .................. 165
Referncias bibliogrficas...........................................................................................186
4
PPrreeffcciioo
Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento.
Peter Drucker O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo, coleta, disseminao e uso da informao. O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas, sabe disso, e consciente do seu papel formativo, educa o trabalhador sob a gide do conceito da competncia:
formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade de educao continuada.
Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento, na sua rea tecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao se faz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua Infovia, da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet - to importante quanto zelar pela produo de material didtico. Isto porque, nos embates dirios, instrutores e alunos, nas diversas oficinas e laboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiais didticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos. O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didticos, aguar a sua curiosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entre os diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada !
Gerncia de Educao Profissional
5
AApprreesseennttaaoo
Comandos eltricos so circuitos que utilizam dispositivos eltricos destinados
a comandar e controlar o funcionamento de sistemas eltricos, tais dispositivos tem
funes definidas para proteo, controle, sinalizao, conexo, comutao,
temporizao,etc.
Os dispositivos usados em acionamentos eltricos industriais so
dimensionados de acordo com as caractersticas eltricas das cargas que iro
acionar. O bom desempenho destes dispositivos depende de uma srie de fatores,
como: condies ambientais, procedncia de fabricao, tempo de uso e
principalmente de sua correta instalao e manuteno.
O tcnico deve estar seguro, e ser eficaz ao fazer montagens e manutenes
nos sistemas eltricos, principalmente quando se trata da substituio de dispositivos
que compe os circuitos, onde se torna necessrio estar atento quanto s
caractersticas dos componentes, para garantir a eficcia no funcionamento desses
sistemas. Para que a montagem e manuteno dos sistemas eltricos sejam
eficazes, necessrio que o tcnico conhea as principais caractersticas dos
componentes dos circuitos.
Este recurso didtico tem como objetivo fornecer informaes tecnolgicas
sobre os principais dispositivos usados nos sistemas eltricos industriais, onde,
eletricistas e tcnicos possam interpretar diagramas, especificar dispositivos, montar
e dar manuteno nos circuitos eltricos.
6
11.. DDiissppoossiittiivvooss ddee PPrrootteeoo ee CCoonnttrroollee
1.1 Introduo
Os equipamentos e mquinas industriais, como por exemplo: tornos, impressoras,
prensas, guilhotinas entre outros, dependem fundamentalmente da eletricidade para
seu funcionamento. A maior parte desses equipamentos e mquinas controlada por
dispositivos de comando para sua correta partida, parada, controle, proteo, etc.
Os dispositivos de comando eltrico so desenvolvidos para proporcionar
novas tecnologias aos equipamentos com foco principalmente em automatizar os
processos de produo, por isso, os dispositivos de comando empregados em
circuitos de baixa tenso, so dos tipos mais variados e com caractersticas de
funcionamento bem distintas, dependendo das funes especificas que cada
dispositivo efetua no circuito.
Todo circuito eltrico deve possuir protees a fim de se evitar danos s
instalaes, aos equipamentos e riscos de acidentes pessoais. Neste captulo sero
analisados os dispositivos utilizados para cada necessidade e o mtodo mais
adequado para escolha certa em cada situao. Atravs da anlise de curvas de
atuaes desses dispositivos, da potncia instalada e da ao seletiva entre eles,
possvel coordenar as protees entre si, garantindo o mximo de segurana s
instalaes e usurios.
1.2 Fusveis
So dispositivos usados nas instalaes eltricas, cuja funo Interromper o
fluxo de corrente eltrica toda vez que esta corrente for excessiva e puder causar
danos ao sistema.
A Figura 1.1 apresenta alguns tipos de fusveis.
7
Figura 1.1: Tipos de fusveis.
11..22..11 SSiimmbboollooggiiaa
Figura 1.2: Simbologia do fusvel. Fonte: ABNT. NBR 5444/1989.
11..22..22 AApplliiccaaoo
Os fusveis so aplicados em toda e qualquer instalao eltrica e no Brasil, a
ABNT normatiza sua utilizao. Em geral os fusveis so utilizados em aparelhos
eletrnicos, residncias, automveis e indstrias etc. Eles protegem os circuitos contra
os efeitos de curto-circuito ou sobrecargas que podem, em algumas situaes,
provocar incndios e exploses.
11..22..33 CCoonnssttiittuuiioo
O fusvel constitudo basicamente por: contatos, corpo isolante, elo de fuso e indicador de queima.
8
Figura 1.3: Partes componentes do fusvel. Fonte: SENAI. MG. 1999. p.13/122.
Contatos
Servem para fazer a conexo dos fusveis com os componentes das
instalaes eltricas. So feitos de lato ou cobre prateado, para evitar oxidao e
mau contato.
Corpo Isolante
feito de material isolante de boa resistncia mecnica, que no absorve
umidade, geralmente de cermica, porcelana ou esteatita. Dentro do corpo isolante se
aloja o elo fusvel e, em alguns casos, um elo indicador de queima, imerso em
material granulado extintor - areia de quartzo - de granulometria adequada.
Elo de Fuso
Material condutor de corrente eltrica com baixo ponto de fuso. feito em
forma de fios ou lminas.
Tipos de Elos de Fuso:
1. Em forma de fio
Figura 1.4: A fuso pode ocorrer em qualquer ponto do elo (fio).
9
2. Em forma de lmina
Figura 1.5: Elo fusvel com seo constante - a fuso pode ocorrer em qualquer ponto do elo.
Figura 1.6: Elo fusvel com seo reduzida normal - a fuso sempre ocorre na parte onde a seo reduzida.
Figura 1.7: Elo fusvel com seo reduzida por janelas - a fuso sempre ocorre na parte entre as janelas de maior seo.
Figura 1.8: Elo fusvel com seo reduzida por janelas e um acrscimo de massa no centro - a fuso ocorre sempre entre as janelas.
10
Elo indicador de queima (espoleta)
Facilita a identificao da queima de um fusvel, pois, se desprende em caso de
queima.
constitudo de um fio muito fino, que est ligado em paralelo com o elo fusvel.
No caso de fuso do elo fusvel, o fio do indicador de queima no suportar a corrente
e tambm se fundir, provocando o desprendimento da espoleta. (Figura 1.9)
Fig. 1.9: Elo indicador de queima do fusvel. Fonte: SENAI. MG. 1999. p.13.
11..22..44 CCaarraacctteerrssttiiccaass ddooss ffuussvveeiiss qquuaannttoo aaoo ttiippoo ddee aaoo
Fusveis de ao rpida ou normal
Neste caso a fuso do elo ocorre logo aps receber uma sobrecarga ou curto
circuito. So prprios para proteger circuitos com cargas resistivas, como lmpadas
incandescentes e resistores em geral.
Fusveis de ao ultra-rpida
Neste caso, a fuso do elo imediata, quando recebe uma sobrecarga ou curto-
circuito mesmo sendo de curta durao. So prprios para proteger circuitos
eletrnicos, pois os semicondutores so muito sensveis e precisam ser protegidos
contra sobrecargas, mesmo de curta durao.
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Fusveis de ao retardada
A fuso do elo s acontece quando houver sobrecargas de longa durao ou
curto-circuito. So prprios para proteger circuitos com cargas indutivas e/ou
capacitivas, como motores, transformadores, capacitores e indutores em geral.
11..22..55 CCaarraacctteerrssttiiccaass eellttrriiccaass ddooss ffuussvveeiiss
Corrente nominal (In)
A principal caracterstica de um fusvel a sua corrente nominal. o valor da
mxima corrente que o fusvel suporta em regime contnuo, sem se queimar.
Correntes maiores que a nominal iro provocar a ruptura do elo fusvel aps algum
tempo e esta relao, tempo x corrente de ruptura a curva caracterstica do fusvel.
O valor de corrente vem impresso no corpo do componente. Existem, porm, fusveis
nos quais a corrente nominal vem identificada por cdigo de cores; ver Tabela 1 no
final deste captulo.
Tenso Nominal (Un)
o valor da mxima tenso de isolamento do corpo isolante do fusvel.
Resistncia de Contato
A resistncia de contato entre a base e o fusvel pode causar aquecimento,
podendo at causar a queima do fusvel.
Capacidade de Ruptura
a capacidade que um fusvel possui de proteger com segurana um circuito,
fundindo apenas seu elo de fuso, no permitindo que a corrente eltrica continue a
circular. Seu valor dado em kA (quilo Ampere). Ver Figura 1.10.
Caracterstica Tempo x Corrente
Esta caracterstica representada em diagrama tempo x corrente em escala
logartmica. A curva caracterstica tempo de fuso x corrente desenvolve-se a partir da
corrente mnima de fuso que seria capaz de fundir o elemento.
12
A Figura 1.10 apresenta um exemplo de leitura para fusvel rpido, num
diagrama de caracterstica tempo de Fuso x Corrente.
Figura 1.10: Curvas caractersticas Tempo x Corrente de fusveis rpidos. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 20.
O perfil da curva caracterstica depende principalmente da dissipao de calor
no elemento fusvel. Na norma VDE 0636 esto definidas faixas de tempo e de
corrente dentro das quais essas curvas devem se situar.
Analisando a Figura 1.11: um fusvel de 10A no se funde com a corrente de
16A, pois, a reta vertical que correspondente a 10A no cruza a curva correspondente
do fusvel. Com uma corrente de 30A o fusvel se fundir em aproximadamente 18
segundos.
Influncia da temperatura ambiente
Nos catlogos esto representadas as caractersticas tempos de fuso x
corrente mdias levantadas temperatura ambiente de 20 (mais ou menos 5).
Alguns tipos de fusveis sofrem uma influncia desprezvel com a temperatura,
em uma margem bem grande de variao desta.
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Figura 1.11: Curvas caractersticas Tempo x Corrente de fusveis retardados. Fonte: . Acesso em: 25 maio 2007.
Substituio
Quando houver a queima de um fusvel, em nenhuma hiptese dever haver o
recondicionamento do mesmo, devendo ser substitudo por outro de mesma
capacidade de corrente e caractersticas.
Dimensionamento
a escolha de um fusvel adequado para fazer proteo de um determinado
circuito. A escolha do fusvel deve ser feita de tal modo que uma anormalidade eltrica
fique restrita a um setor, sem atingir as demais partes do mesmo.
14
Para dimensionar um fusvel necessrio levar em considerao as seguintes
grandezas eltricas:
Corrente nominal do circuito;
Corrente de curto-circuito;
Tenso nominal.
11..22..66 SSiisstteemmaass ddee sseegguurraannaa DDiiaazzeedd ee NNHH
Existem diversos tipos de fusveis usados para proteo dos circuitos eltricos
(cartucho, Diazed, de vidro, NH e outros). Dar-se- nfase ao estudo dos fusveis
Diazed e NH, por serem os sistemas de protees mais utilizados nas reas
industriais.
Segurana Diazed
A segurana Diazed composta de um conjunto de componentes, onde se
encontra alojado o fusvel. Este conjunto composto de base, parafuso de
ajuste,fusvel, tampa, anel de proteo e cobertura da base.
Observe a Figura 1.12.
Figura 1.12: Segurana Diazed
Base
Elemento de porcelana que rene e sustenta as demais partes da segurana
Diazed. Comporta um corpo metlico roscado interna e externamente, ligado a um
dos bornes. O outro borne est isolado do primeiro, e ligado ao parafuso de ajuste.
Estas bases podem ser fornecidas com dispositivo de fixao rpida, para montagem
sobre trilho, conforme apresentado na Figura 1.13.
15
Figura 1.13: Base do sistema de Segurana Diazed.
Cobertura da Base
um elemento de baquelite ou porcelana, cuja funo alojar a base aberta,
no permitindo que nenhuma parte sob tenso fique exposta. So fornecidas para
bases de at 63, conforme Figura 1.14.
Figura 1.14: Cobertura da base.
Parafuso de Ajuste
um elemento feito de porcelana, com um parafuso metlico na parte
posterior, para ser introduzido na base. Na parte anterior, possui um rebaixo, cujo
dimetro no permite a colocao de fusvel de maior capacidade de corrente. Existe
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um cdigo de cores padronizado para identificar a corrente nominal do parafuso de
ajuste, ver Tabela 1 no final deste captulo.
Figura 1.15: Parafuso de ajuste.
Chave para parafuso de ajuste
Serve para fixar os parafusos de ajuste base das seguranas Diazed.
Figura 1.16: a) Chave para parafuso de ajuste b) Forma de encaixe da chave ao parafuso.
Tampa
Pea constituda em porcelana com casquilho metlico que tem a funo de
alojar o fusvel permitindo a troca do mesmo, em caso de queima, com a instalao
sob tenso Possui tamanhos D II - rosca E27 e D III - rosca E33. O tamanho D II
para fusveis at 25A e tamanho D III para fusveis at 63A.
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Figura 1.17: Tampa.
Anel de Proteo
um elemento fabricado em porcelana ou plstico roscado internamente. Sua
funo isolar a rosca metlica da base com relao ao painel e evitar possveis
choques acidentais. Possui tamanho e rosca igual tampa. (Figura 1.18).
Figura 1.18: Anel de proteo.
Fusvel
a pea de maior importncia no sistema. Possui um corpo de porcelana ou
esteatite, que tem tima resistncia mecnica e uma excelente rigidez dieltrica, onde
esto impressas suas caractersticas eltricas. A Tabela 1, no final deste captulo,
mostra o cdigo de cores padronizado para cada valor de corrente nominal. As cores
esto numa espoleta indicadora de queima que se encontra presa pelo elo indicador
de queima. (Figura 1.19)
18
Figura 1.19: Fusvel diazed.
Dispositivo de segurana NH
A segurana NH composta de fusvel, base e punho, isolados para tenses
at 500Vca ou 600Vca.
Figura 1.20: Segurana NH.
Fusvel
A segurana NH rene as caractersticas de fusvel retardado para correntes de
sobrecarga e fusvel rpido para correntes de curto circuito. Possui corpo de
porcelana, onde esto impressas suas caractersticas eltricas, conforme apresentado
na Figura 1.21.
19
Figura 1.21: Fusvel NH.
Base
Possui contatos especiais prateados que garantem contato perfeito e alta
durabilidade. Uma vez retirado o fusvel, a base constitui uma separao visvel das
fases, tornando dispensveis, em muitos casos, a utilizao de um seccionador
adicional. A base construda de esteatite, plstico ou termofixo, possuindo meios de
fixao a quadros ou placas. A presso das garras garantida por molas de ao. Veja
na Figura 1.22.
Figura 1.22: Base de segurana NH.
Punho
Tambm denominado Saca Fusvel, destina-se montagem ou substituio de
fusveis NH de suas respectivas bases, mesmo estando a instalao sob tenso.
(Figura 1.23).
20
Figura 1.23: Utilizao do punho em montagem ou substituio de fusveis NH.
Tabelas de correntes:
Tabela 1 Capacidade de corrente e cdigo de cores para fusvel Diazed.
Corrente nominal (A) Cdigo de Cor
Para bases
2 Rosa
Rosca
E27
4 Marrom
6 Verde
10 Vermelho
16 Cinza
20 Azul
25 Amarelo
35 Preto
Rosca
E33 50 Branco
63 Cobre
Fonte: . Acesso em: 25 maio 2007.
21
Tabela 2 Capacidade de corrente para fusvel NH.
Fonte: . Acesso em: 25 maio 2007.
1.3 Disjuntor
11..33..11 DDeeffiinniioo
um equipamento de comando e proteo de circuitos eltricos, cuja finalidade
conduzir continuamente a corrente de carga sob condies nominais e interromper
correntes anormais de sobrecarga e de curto circuito. (Figura 1.24)
Figura 1.24: Mini disjuntores. Fonte: . Acesso em: 01 jun. 2007.
Tamanho
Corrente Nominal
(A) Tamanho
Corrente Nominal
(A)
000
6
1
40
10 50
16 63
20 80
25 100
32 125
40 160
50 200
63 224
80 250
100
00
125
160
22
Por definio do Dicionrio brasileiro de eletricidade, da ABNT tem-se:
Dispositivo de manobra: dispositivo eltrico destinado a estabelecer ou interromper
corrente, em um ou mais circuitos eltricos.
O Disjuntor unipolar (monopolar) constitudo por um nico plo. O o disjuntor
multipolar (bipolar ou tripolar) constitudo por dois ou mais plos ligados
mecanicamente entre si de modo a atuarem em conjunto.
Os valores nominais de corrente do disjuntor so impressos externamente em
sua carcaa, seja em alto-relevo, seja na forma de uma placa. Esses valores so
obtidos segundo as normas de ensaio que se aplicam ao dispositivo, na forma
individual, ou seja; ensaiado uma unidade de disjuntor, seja unipolar ou multipolar,
perante condies de temperatura e altitude estabelecidas em norma.
Os disjuntores so normalmente dotados de rels de sobrecarga e de curto-
circuito, cada um tendo a sua curva caracterstica, que devem ser adequadamente
coordenadas entre si.
11..33..22 CCoonnssttiittuuiioo
Na Figura 1.25 pode-se observar a constituio interna de um disjuntor
monopolar.
23
Figura 1.25: Constituio interna disjuntor monopolar. Fonte: . Acesso em: 01 jun. 2007.
Descrio das partes internas
1 - Proteo externa termoplstic: protege os elementos internos do disjuntor;
2 - Terminal superior: terminal de conexo ao circuito externo;
3 - Cmara de extino de arco: extinguir e dissipar o calor gerado durante a
comutao do disjuntor.
4 - Bobina: responsvel pelo disparo instantneo (magntico)
5 - Alavanca: (0 desligado verde visvel e 1 ligado vermelho visvel);
6 e 7 - Contato fixo e Contato mvel,respectivamente: quando apoiados um ao outro
permite circular corrente no circuito.
8 - Guia para o arco: sob condies de falha o contato mvel se afasta do contato fixo
e o arco resultante guiado para a cmara de extino evitando danos ao bimetal em
casos de altas correntes (curto-circuito);
9 - Bimetal: responsvel pelo disparo do dispositivo por sobrecarga trmica;
10 - Terminal inferior: terminal de conexo ao circuito externo;
11 - Clip: dispositivo para fixao em trilho DIN.
24
11..33..33 PPrriinnccppiioo ddee ffuunncciioonnaammeennttoo
Analise a Figura 1.26:
Figura 1.26: Princpio de funcionamento do disjuntor. Fonte: . Acesso em: 18 jun. 2007.
Entre os bornes 1 e 2, a corrente passa pela resistncia de baixo valor R (que
est prxima da lmina bimetlica B), pela bobina do eletrom E e pelo par de
contatos C. Este tende a abrir pela ao da mola M2, mas, o brao atuador A impede
com ajuda da mola M1. A corrente nominal que produz ao trmica sobre o bimetal
varia aproximadamente na mesma proporo em que varia a corrente nominal do
condutor com a temperatura. O eletrom E dimensionado para atrair a extremidade
do atuador A, somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nesta
situao, A ir girar no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C
pela ao de M2. A intensidade magntica capaz de acionar o atuador proporcional
ao nmero de espiras da bobina e da intensidade da corrente eltrica.
De forma similar, R e o bimetal B so dimensionados para que este ltimo no
toque a extremidade de A dentro da corrente nominal do disjuntor. Acima desta, o
aquecimento do bimetal o levar a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de
forma idntica do eletrom.
25
Disjuntor magntico
A ao magntica funciona conforme descrito acima e na ocorrncia de curtos-
circuitos. (Figura 1.27 - a)
Disjuntor trmico
Conforme analisado anteriormente, o disjuntor trmico protege os condutores
contra as sobrecargas. (Figura 1.27 - b)
Disjuntor termo magntico
Denominao dada aos disjuntores que combinam ambas as formas de
proteo. (Figura 1.27 - c).
Os trs smbolos da Figura 1.27(a, b e c) referem-se a disjuntores monofsicos.
A manobra atravs de um disjuntor feita manualmente geralmente por meio da
alavanca ou pela ao de seus rels de sobrecarga (bimetlico) e de curto-cicuito
(eletromagntico).
Figura 1.27: Simbologia disjuntor monopolar.
Observa-se nesse ponto, que os rels no desligam o circuito: eles apenas
induzem ao desligamento, atuando sobre o mecanismo de molas, que aciona os
contatos principais. vlido mencionar que para disjuntor de elevadas correntes
nominais, os rels de sobre-correntes so constitudos por transformadores de
corrente e mdulo eletrnico que ir realizar a atuao do disjuntor por correntes de
sobrecargas, correntes de curto-circuito com disparo temporizado e instantneo e at
disparo por corrente de falha terra.
26
11..33..44 AApplliiccaaoo
Cada aplicao requer um tipo especfico de disjuntor para manobra e
proteo. Os disjuntores possuem curvas caractersticas classificadas, por exemplo
em curva B e C. Observe a Figura 1.28.
Figura 1.28: Curvas caractersticas de disjuntores. Fonte: . Acesso em: 11 abr. 2007.
A curva B refere-se a disjuntores destinados proteo de condutores e a
curva C destina-se proteo de cargas em geral.
11..33..55 CCaarraacctteerrssttiiccaass ccoommppaarraattiivvaass ddee ffuussvveell xx ddiissjjuunnttoorr
Disjuntor e fusvel exercem basicamente a mesma funo: ambos tm como
maior e mais difcil tarefa, interromper a circulao da corrente de curto-circuito,
mediante a extino do arco que se forma. Esse arco se estabelece entre as peas de
contato do disjuntor ou entre as extremidades internas do elemento fusvel. Em ambos
os casos, a elevada temperatura que se faz presente leva a uma situao de risco que
pode assim caracterizar-se:
27
A corrente de curto-circuito (Ik)
a mais elevada das correntes que pode vir a circular no circuito, e como em
superior corrente nominal, s pode ser mantido por um tempo muito curto, sob pena
de danificar ou mesmo destruir componentes de um circuito. Portanto, o seu tempo de
desligamento deve ser extremamente curto.
Essa corrente tem influncia tanto trmica (perda joule) quanto eletrodinmica,
pelas foras de repulso que se originam quando essa corrente circula entre
condutores dispostos em paralelo, sendo por isso mesmo, fator de dimensionamento
da seo condutora de cabos.
O seu valor calculado em funo das condies de impedncia do sistema, e
por isso varivel nos diversos pontos de um circuito. De qualquer modo, representa
em diversos casos at algumas dezenas de quilo-ampres que precisam ser
manobrados, seja pela atuao de um fusvel, seja pelo disparo por um rel de curto-
circuito que ativa o mecanismo de abertura dos contatos do disjuntor.
Entretanto, existem algumas vantagens no uso do fusvel, e outras usando
disjuntor. Veja no quadro 1 a comparao entre as caractersticas do fusvel e
disjuntor. A confiabilidade de operao do fusvel ou disjuntor assegurada pela
conformidade das normas vigentes e referncias do fabricante.
Quadro 1
Caractersticas para desempenho no curto-circuito.
Fusvel
Disjuntor
Dispensa clculo fino da corrente de
curto-circuito;
Alta capacidade de interrupo;
Elevada limitao;
Otimizao do tempo de Interrupo;
Disponibilidade fcil;
Baixo custo.
Necessita clculo fino da corrente
de curto-circuito;
Capacidade de interrupo variada;
Limitao em alta capacidade de
interrupo;
Tempo de interrupo variado;
Disponibilidade com restries;
Custo variado.
28
1.4 Disjuntor motor
11..44..11 DDeeffiinniioo
O disjuntor motor ou tambm guarda motor, um dispositivo de manobra
mecnico utilizado para estabelecer, conduzir e interromper correntes sob condies
normais do circuito, e interromper correntes sob condies anormais do circuito,
como: curto-circuito, sobrecarga ou subtenso. (Figura 1.29).
Figura 1.29: Disjuntor motor. Fonte:GE. Disjuntor_Motor_SFK.00
11..44..22 SSiimmbboollooggiiaa
Figura 1.30: Disjuntor motor magntico (a) e termomagntico (b)
29
11..44..33 TTiippoo ddee ddiissjjuunnttoorr mmoottoorr
Disjuntor-motor magntico
Segundo informaes do fabricante este disjuntor possui as seguintes
caractersticas:
Proteo contra curto-circuito e seccionamento com possibilidades de bloqueio
mecnico por circuito individual de motores;
Disparador trmico ajustvel para proteo contra sobrecargas e dotado de
mecanismo diferencial com sensibilidade a faltas de fase, incorporado no rel
de sobrecarga;
Disparador magntico fixo e calibrado em 12 vezes a corrente nominal do
disjuntor.
Disjuntor-motor termomagntico
Este disjuntor tem as seguintes caractersticas:
Proteo contra curto-circuito e seccionamento com possibilidades de bloqueio
mecnico por circuito individual de motores;
Disparador trmico ajustvel para proteo contra sobrecargas e dotado de
mecanismo diferencial com sensibilidade a faltas de fase, incorporado no
disjuntor-motor;
Disparador magntico fixo e calibrado em 12 vezes a corrente nominal do
disjuntor.
Ambos apresentam outras caractersticas aqui no relacionadas e que podero
ser obtidas consultando o Catlogo do Fabricante.
11..44..44 CCuurrvvaa ddee ddiissppaarroo ddoo ddiissjjuunnttoorr--mmoottoorr
Exemplificando: a Figura 1.31 apresenta a curva de disparo do disjuntor-motor
marca GE, modelo SFKOJ. O tempo de disparo est em funo da corrente ajustada
a frio. Em estado aquecido, devido passagem da corrente nominal de servio, os
tempos de atuao dos rels de sobrecarga ficam reduzidos em 4 vezes. Temos,
portanto, na Curva 1: disparo trmico, funcionamento com 2 plos e na Curva 2:
disparo trmico, funcionamento com 3 plos.
30
Figura 1.31: Curva de disparo. Fonte: . Acesso em: 01 jun. 2007.
1.5 Dispositivos diferenciais residuais
11..55..11 DDeeffiinniioo
So dispositivos contra fuga de corrente eltrica, permitem otimizao de
energia e evitam choques eltricos. Eles asseguram o comando e seccionamento dos
circuitos eltricos.
A utilizao deste tipo de dispositivo obrigatria nas edificaes segundo a
norma NBR 5410/97, que define seu uso nas reas frias ou sujeitas a umidade, como
banheiros, reas de servio e reas externas.
31
Figura 1.32: Dispositivo diferencial residual.
Fonte: . Acesso 20 jun. 2007.
11..55..22 SSiimmbboollooggiiaa
Figura 1.33: Dispositivo diferencial residual.
11..55..33 CCoonnssttiittuuiioo
A Figura 1.34 ilustra uma vista em corte e a constituio interna de um
dispositivo diferencial capaz de detectar correntes de falta CA, CC pulsante e CC
lisas.
32
Figura: 1.34: Constituio interna de um dispositivo diferencial residual. Fonte: ABNT. NBR 5410.
Legenda R rel de disparo; A unidade de medio e comparao para correntes residuais contnuas lisas.; T boto de teste; W1 sensor de correntes senoidais e correntes contnuas pulsantes; W2 sensor de correntes contnuas puras.
11..55..44 FFuunncciioonnaammeennttoo
Referindo-se ainda sobre a Figura 1.34, o dispositivo mede permanentemente a
soma vetorial das correntes que percorrem os condutores de um circuito. Enquanto o
circuito mantiver eletricamente equilibrado, a soma das correntes em seus condutores
praticamente nula. Se houver falha de isolao no equipamento ou alguma pessoa
tocar na parte viva do circuito protegido pelo DR, surgir uma corrente de fuga terra.
Isso ocorrendo, a soma vetorial das correntes nos condutores monitorados pelo DR
no ser mais nula.
O dispositivo detecta exatamente essa diferena de corrente. Quando a
intensidade de corrente de fuga atinge um determinado valor, o rel R ativado e por
sua vez desativa os contatos principais do prprio dispositivo ou outro dispositivo
contator ou disjuntor a ele associado.
33
Segurana
Uma pequena falha em um eletrodomstico, um fio decapado, uma tomada ou
um interruptor com defeito pode colocar em srios riscos a sade da sua famlia e
at a sua residncia. sempre bom lembrar que todas as funes biolgicas do
organismo humano so feitas por meio de pequenos impulsos eltricos. Portanto,
no difcil imaginar o que poder causar de dano sade uma descarga eltrica,
mais conhecida como choque.
11..55.. 55 TTiippooss
Disjuntor com proteo diferencial-DDR
Os DDR's so disjuntores com proteo diferencial, onde j esto
incorporados em um nico produto as funes do DR (Diferencial Residual) e do
Mini-Disjuntor. O DDR possui proteo diferencial contra contatos diretos e indiretos
e proteo contra sobrecarga e curto-circuito. Normalmente so disponveis nas
curvas B e C e sensibilidade de 30 e 300 mA. Sendo assim o DDR protege as
pessoas dos efeitos malficos de um choque eltrico (corrente at 30mA) e os
equipamentos
patrimoniais (correntes entre 100 e 500mA). Apresenta um custo maior em relao
ao IDR.
Figura 1.35: Dispositivo diferencial residual. Fonte: . Acesso em: 20 jun. 2007.
34
Interruptor diferencial residual IDR
um importante dispositivo de proteo e deteco de fuga de corrente. Alm
de proteger pessoas contra os efeitos do choque eltrico por contato direto ou indireto
causado por fuga de corrente, protege contra perda de energia eltrica. Um dos
principais pontos de sua segurana que ele capaz de detectar uma pequena
diferena entre a corrente que entra e sai do circuito. Ao detectar essa fuga de
corrente, o IDR desliga automaticamente os circuitos eltricos, garantindo a
segurana de pessoas e patrimnios.
1.6 Rel Trmico de Sobrecarga
11..66..11 DDeeffiinniioo
So dispositivos que atuam pelo efeito trmico provocado pelas sobrecorrentes
de longa durao, ou quando ocorre sobrecarga que superaquecem o circuito ou
partes do circuito a nveis inadmissveis. Este superaquecimento pode ocorrer, por
exemplo, em funo de:
Sobrecarga mecnica na ponta do eixo do motor;
Falta de uma fase;
Tempo de partida prolongado de um motor.
Figura 1.36: Rel trmico de sobrecarga. Fonte: WEG. p. 278-279.
35
11..66..22 SSiimmbboollooggiiaa
Figura 1.37: Simbologia do rel de sobrecarga.
11..66..33 PPrriinncciippiioo CCoonnssttrruuttiivvoo ddee uumm RReell ddee SSoobbrreeccaarrggaa
Um rel de sobrecarga composto dos seguintes componentes:
Figura 1.38: Composio do rel de sobrecarga. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 67.
36
Contatos Auxiliares
Geralmente o rel trmico de sobrecarga possui dois contatos, um
normalmente fechado NF (abridor) e outro normalmente aberto NA (fechador). O
contato NF responsvel pela interrupo de funcionamento do circuito eltrico em
caso de sobrecarga, podendo retornar a posio inicial de forma automtica ou
manual. J o contato NA normalmente utilizado na sinalizao de rel atuado.
Boto de Rearme
Tm a funo de rearmar os contatos auxiliares do rel de sobrecarga.
Lmina Bimetlica Auxiliar
Tem a funo de fazer a compensao do ajuste, de acordo com a variao da
temperatura ambiente.
Lminas Bimetlicas Principais
Tem a funo de acionar o dispositivo mecnico quando sofrem uma dilatao
e conseqente deflexo devido a elevao da corrente eltrica, comutando os
contatos mveis do rel.
Mecanismo de Regulagem (Ajuste de Corrente)
Permite efetuar a regulagem da corrente solicitada pela carga, que poder
circular no circuito.
11..66..44 FFuunncciioonnaammeennttoo
Os rels de sobrecarga foram desenvolvidos para operar baseados no princpio
de pares termoeltricos. O princpio de operao do rel baseado nas diferentes
dilataes que os metais apresentam, quando submetidos a uma variao de
temperatura. Duas ou mais lminas de metais diferentes (normalmente ferro e nquel)
so unidas atravs de soldas, sob presso ou eletroliticamente. Quando aquecidas
elas se dilatam diferentemente e se curvam. Esta mudana de posio usada para
comutao de um contato.
Durante o esfriamento, as lminas voltam posio inicial. O rel est, ento,
novamente pronto para operar, desde que no exista no conjunto um dispositivo
mecnico de bloqueio. O rel trmico permite que o seu ponto de atuao seja
ajustado com o auxlio de um dial. Isto possibilita ajustar o valor de corrente que para
a atuao do rel.
37
Deve-se calibrar a corrente de ajuste do rel em funo da corrente nominal do
componente a ser protegido, por exemplo, um motor.
Figura 1.39: Dilatao do bimetal.
Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 68.
Ao da corrente nas lminas
As lminas do rel de sobrecarga bimetlico podem ser aquecidas de diversas
formas pela corrente:
1. Aquecimento Direto
As Lminas esto no circuito principal e so percorridas pela corrente total ou
parte dela. O aquecimento, neste caso, funo da intensidade de corrente e da
resistncia das lminas.
Figura 1.40: Aquecimento direto. Fonte: SENAI. MG. Dispositivos de proteo e controle. 1999. p. 68.
38
2. Aquecimento Indireto
Neste caso, as lminas ou so envolvidas ou recebem calor de um elemento
resistivo.
Figura 1.41: Aquecimento indireto. Fonte: SENAI-MG. 1999. p. 68.
3. Aquecimento Semi-Direto
As Lminas so aquecidas pela passagem de corrente e, adicionalmente, por
um elemento resistivo. O elemento resistivo pode ser ligado em srie ou paralelo com
as lminas. Este tipo de rel usado para pequenas correntes de atuao para se
conseguir a dilatao necessria. Veja a Figura 1.41.
Figura 1.42: Aquecimento indireto em srie e em paralelo. Fonte: SENAI. MG. Dispositivos de proteo e controle. 1999. p. 68.
11..66..55 RReellss ddee SSoobbrreeccaarrggaa ccoomm OOppeerraaoo aattrraavvss ddee
TTrraannssffoorrmmaaddoorreess ddee CCoorrrreennttee
Utilizam-se dois tipos de transformadores de correntes:
Os que operam linearmente at aproximadamente 10 vezes a corrente nominal
primria;
Os que operam em sobrecorrente de sobrecarga a partir da corrente nominal.
39
Figura 1.43: Aquecimento atravs de transformador de corrente (TC). Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 69.
11..66..66 CCaarraacctteerrssttiiccaass ddee ddiissppaarroo ddoo rreell ddee ssoobbrreeccaarrggaa
A caracterstica de disparo do rel de sobrecarga indica os vrios tempos de
atuao em funo de mltiplos ajustes e devem ser definidas sob a forma de curvas
fornecidas pelo fabricante, conforme mostra a Figura 1.44.
40
Figura 1.44: Curvas de disparos de cargas. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 69.
11..66..77 CCoonnddiieess ddee sseerrvviioo
Influncia da Temperatura Ambiente
As caractersticas de disparo correspondem a um valor determinado da
temperatura ambiente, e so baseadas na ausncia de carga prvia do rel de
sobrecarga (ou seja, estado frio). Este valor de temperatura ambiente deve ser
claramente indicado nas curvas de disparo; os valores preferenciais so de + 200 C ou
+ 400 C.
41
Compensao de Temperatura
Os rels de sobrecarga trmicos possuem compensao de temperatura
ambiente, exemplificando:
Com uma temperatura ambiente de + 300 C, as lminas bimetlicas principais
se dilataro, curvaro e tero deslocado atravs do cursor, uma parte do percurso e,
para um determinado valor de corrente, resultaria um tempo de disparo menor. Para
que isto seja evitado, o cursor atua sobre a lmina bimetlica auxiliar. Esta lmina no
, contudo, percorrida pela corrente. Ela aquecida somente pela temperatura
ambiente e se curvar na proporo das lminas principais. Desta forma as lminas
aquecidas pela corrente determinaro um mesmo tempo de disparo para qualquer
temperatura ambiente .Este tipo de compensao de temperatura satisfaz na faixa de
200 a + 500 C.
Proteo contra Religamento Involuntrio
Aps um disparo por sobrecarga, as lminas bimetlicas necessitam resfriarem
e retornarem sua posio inicial at que o rel esteja novamente em condies de
servio. Assim, o intervalo de repouso necessrio ao motor fica obrigatoriamente
assegurado.
Rels de sobrecarga em rearme automtico so utilizados com contatores
comandados por boto de impulso. Aps o tempo de resfriamento, o contato auxiliar
do rel retorna sua posio inicial no ativando o circuito de comando.
Rels de sobrecarga em rearme manual so utilizados em contatores
comandados por chave de posio fixa. O contato auxiliar do rel permanece aberto
aps o tempo de resfriamento, impedindo ativar-se o circuito de comando.
Proteo contra Falta de Fase
A curva caracterstica de disparo de um rel de sobrecarga trifsico dada na
condio de que todas as trs lminas so percorridas por correntes equilibradas. No
caso de falta de fase, apenas duas lminas so aquecidas e devem produzir,
sozinhas, o deslocamento/fora necessrios para atuao do mecanismo de disparo.
Os Rels de sobrecarga trifsicos, com proteo contra falta de fase, oferecem
a vantagem de atuao mais rpida quando sob carga bifsica, ou seja, falta de uma
fase.
42
1.7 Contatores
11..77..11 DDeeffiinniioo
So dispositivos de manobra mecnicos, acionados eletromagneticamente e
operados distncia. So construdos para uma elevada freqncia de operaes e
capazes de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condies normais do
circuito, inclusive sobrecargas no funcionamento. So usados para manobra de
circuitos auxiliares de vrios tipos, ligao de motores e outras cargas.
Figura 1.45: Contator. Fonte: SENAI. MG. 1998. p. 49.; WEG. s. d. p. 251.
43
11..77..22 SSiimmbboollooggiiaa
A Figura 1.46 representa a simbologia de um contator com seus contatos
principais, 02 contatos auxiliares NA e 01 contato auxiliar NF.
Figura 1.46: Smbolo de contator.
Identificao dos terminais de contatores
A identificao dos terminais de um contator utilizada para facilitar a
execuo de projetos de comandos e a localizao e funo desses elementos na
instalao.
A seguir ser apresentada a identificao dos diversos terminais de um
contator.
Bobinas
So identificadas de forma alfanumrica com A1 e A2.
Figura 1.47: Smbolo da bobina de um contator.
44
Terminais dos Contatos Principais
Devem ser identificados por nmeros unitrios e por um sistema alfanumrico.
Os terminais 1L1, 3L2 e 5L3 so ligados na rede (fonte) e os terminais 2T1, 4T2 e 6T3
devem ser conectados na carga.
Figura 1.48: Identificao de contatos principais.
Terminais dos Contatos Auxiliares
Os terminais dos circuitos auxiliares so identificados com dois nmeros, onde:
A unidade representa a funo do contato;
A dezena representa a seqncia de numerao.
A Figura 1.49 mostra um sistema de identificao de contatos auxiliares:
Figura 1.49: Identificao de contatos auxiliares. Fonte: WEG. s. d. p. 247.
45
11..77..33 CCoonnssttiittuuiioo
O contator constitudo de sistema de acionamento (ncleo mvel, ncleo fixo
e bobina) e sistema de manobra de carga (contatos mveis e fixos e cmara de
extino de arco).
Contatos
Podem ser fixos ou mveis. Tambm podem ser principais (usados para
conduzir a corrente de carga) e auxiliares (usados para a comutao de circuitos
auxiliares, sinalizao e intertravamento eltrico, entre outras aplicaes).
Contatos Fixos: partes dos contatos que so fixadas carcaa do contator;
Contatos Mveis: peas movidas quando se energiza a bobina do contator.
Esses contatos faro contato fsico com os contatos fixos, estabelecendo o
circuito.
Cmara de extino
um compartimento que envolve os contatos principais. Seu principal objetivo
a extino da fasca, ou arco voltico, que surge quando se interrompe um circuito
eltrico que est energizado. O arco extinto pelo processo denominado sopro
dinmico, atravs do campo magntico formado por ele.
Terminais de Conexo
Destinam-se interligao do contator com outros dispositivos do circuito.
Carcaa
a parte que aloja e sustenta todos os componentes do contator. feita de
material isolante e que oferea boa resistncia eltrica e mecnica.
Suporte dos Contatos Mveis
Sustenta mecanicamente os contatos mveis e se encontra preso ao ncleo
mvel. feito de material isolante de alta resistncia mecnica.
Ncleo Mvel
Elemento feito de lminas de ferro sobrepostas, isoladas entre si, acoplado
mecanicamente ao suporte dos contatos mveis.
46
Ncleo Fixo
Elemento responsvel pela concentrao das linhas de fora do campo
magntico criado pela bobina, evitando que elas se dispersem. feito de lminas de
ferro sobrepostas, isoladas entre si. Nos contatores com acionamento em corrente
alternada inserido, nos plos magnticos do ncleo fixo, um anel metlico,
denominado de anel de defasagem (anel de curto - circuito).
Sua funo a de evitar rudos e trepidaes do contator quando a corrente
alternada passar pelo zero, momento em que no haveria campo magntico,
conforme Figura 1.50.
Figura 1.50 - Anel de defasagem. Fonte: SENAI. MG. 1998. p. 51.
Bobina
Elemento responsvel pela criao do campo eletromagntico que faz
movimentar o sistema mvel do contator. A bobina constituda por um condutor de
cobre esmaltado, enrolado em forma de espiras num carretel isolante.
A Figura 1.51apresenta o desenho em corte de um contator, onde podero ser
observados seus componentes.
47
Figura 1.51: Constituio de um contator. Fonte: WEG. .s. d. p. 245.
11..77..44 AAcceessssrriiooss
Supressor de Surto
So dispositivos conectados em paralelo com a bobina do contator e utilizados
no amortecimento das sobretenses provocadas durante as operaes de abertura,
que podem danificar componentes sensveis.
So compostos de circuitos RC ou Varistores (Figura 1.51).
Figura 1.52: Supressor de surto. Fonte: SENAI. MG. 1998. p. 51
48
Bloco de Contatos auxiliares
Alguns contatores possuem contatos auxiliares diretamente na sua carcaa.
Atualmente, os blocos de contatos so acessrios que podero ser acoplados aos
contatores.
Os contatos auxiliares podem ser abertos (NA) ou fechados (NF). Na Figura
1.52 pode-se observar os detalhes de um bloco de contatos auxiliares com fixao no
topo e fixao lateral.
Figura 1.53: Bloco de contatos auxiliares. Fonte: WEG. s. d. p. 246.
Temporizador Pneumtico
Elemento de temporizao fixado na parte frontal dos contatores fabricado
para retardo na energizao ou retardo na desenergizao.
49
Figura 1.54: Bloco de contato auxiliar temporizado. Fonte: WEG. s. d. p.. 264.
Intertravamento Mecnico
a combinao que garante mecanicamente a impossibilidade de fechamento
simultneo entre dois contatores. A sua montagem normalmente feita lateralmente,
entre os dois contatores.
Figura 1.55: Intertravamento mecnico. Fonte: WEG. s. d. p. 263.
11..77..55 FFuunncciioonnaammeennttoo
a) Acionamento
Quando a bobina do contator energizada a partir de um dispositivo de
comando (botoeiras, chaves fim de curso, rels, etc.), cria-se um campo magntico, e
o ncleo fixo atrai o ncleo mvel, deslocando os contatos mveis que esto
50
acoplados mecanicamente a este, desta forma haver a comutao dos contatos
principais e auxiliares.
b) Desligamento
Para desligamento do contator, necessrio interromper a alimentao da
bobina, fazendo com que desaparea o campo magntico provocado por molas, o
retorno do ncleo mvel e, conseqentemente, o retorno dos contatos ao estado de
repouso.
11..77..66 TTiippooss ddee CCoonnttaattoorreess
De acordo com as caractersticas eltricas e as condies de servio, os
contatores podem ser classificados em: Contatores Tripolares de Potncia e
Contatores Auxiliares.
Contator Tripolar
destinado a efetuar o acionamento de diversos tipos de cargas das
instalaes industriais, como motores eltricos, capacitores, sistemas de
aquecimento, etc.
Suas principais caractersticas so:
Podem possuir contatos principais e auxiliares;
Maior robustez de construo;
Facilidade de associao a rels;
Tamanho fsico de acordo com a potncia da carga;
A potncia da bobina do eletrom varia de acordo com o tipo de
contator;
Geralmente tem cmara de extino de arco;
Pode-se inserir blocos de contatos auxiliares e outros acessrios
fornecidos pelo fabricante.
Contator Auxiliar
destinado a efetuar o comando de pequenas cargas. utilizado no comando
de sinalizaes, eletrovlvulas, bobinas de contatores tripolares, etc. Tambm so
utilizados para aumentar o nmero de contatos auxiliares dos contatores tripolares.
51
Suas principais caractersticas so:
Tamanho fsico varivel, conforme o nmero de contatos;
Corrente nominal de carga mxima igual a 10 A para todos os
contatos;
Cmara de extino inexistente.
11..77..77 CCaarraacctteerrssttiiccaass EEllttrriiccaass ee DDiimmeennssiioonnaammeennttoo
O contator um dos dispositivos mais usados para seccionamento nas
instalaes eltricas industriais. Para fazermos a escolha de um contator, devemos
conhecer suas caractersticas eltricas, que so informaes padronizadas por
normas e esto contidas nos selos de identificao e nos catlogos de fabricantes.
As principais caractersticas eltricas de um contator so:
Tenso Nominal de Isolao: valor da tenso que caracteriza a
resistncia de isolamento entre as partes isolantes e condutoras do contator;
Tenso Nominal de Servio: valor eficaz da tenso em que o contator
dever operar ( 220V - 380V);
Potncia Nominal Eltrica e Mecnica: potncia real consumida por um
equipamento eltrico e que dever ser transferida atravs dos contatos
principais do contator;
Corrente Nominal de Servio: corrente mxima que os contatos de um
dispositivo suportam, sem danificar as partes isolantes. indicada pelo
fabricante e depende da tenso nominal de servio, da freqncia e da
categoria de emprego;
Freqncia de Manobras: nmero de manobras (abertura ou fechamento
dos contatos) por hora que o contator deve realizar. Quanto maior for o
nmero de manobras especificado pelo fabricante, maior ser a vida til dos
contatos;
Tenso de Comando: tenso de alimentao da bobina do contator, que
deve operar perfeitamente com at 85% dessa tenso;
Nmero de Contatos Auxiliares: definidos de acordo com a necessidade
do circuito;
52
Categorias de Emprego: determina as condies para a ligao e
interrupo da corrente e da tenso nominal de servio
correspondentemente, para a utilizao normal do contator, nos mais
diversos tipos de aplicao para CA e CC.
Observe o Quadro 02:
Quadro 2
Categorias de Emprego de Contatores, conforme IEC 947
Tipo de Corrente
Categoria Aplicao
AC AC 1
AC 2
AC 3
AC 4
AC 5a
AC 5b
AC 6a
AC 6b
AC 7a
AC 7b
AC 8a
AC 8b
AC 12
AC 13
AC 14
AC 15
Manobras leves; carga hmica ou pouco indutiva (aquecedores, lmpadas
incandescentes e fluorescentes compensadas).
Manobras leves; comando de motores com anis coletores (guinchos,bombas,
compressores). Desligamento em regime.
Servio normal de manobras de motores com rotor gaiola (bombas, ventiladores,
compressores). Desligamento em regime.*
Manobras pesadas. Acionar motores com carga plena; comando intermitente
(pulsatrio); reverso a plena marcha e paradas por contracorrente (pontes
rolantes, tornos, etc.).
Chaveamento de controle de lmpadas de descargas eltricas
Chaveamento de lmpadas incandescentes
Chaveamento de transformadores
Chaveamento de bancos de capacitores
Aplicaes domsticas com cargas pouco indutivas
Cargas motoras para aplicaes domsticas
Controle de compressor-motor hermeticamente refrigerado com reset manual
para liberao de sobrecarga**
Controle de compressor-motor hermeticamente refrigerado com reset automtico
para liberao de sobrecarga**
Controle de cargas resistivas e cargas de estado slido com isolamento atravs
de acopladores pticos.
Controle de cargas de estado slido com transformadores de isolao.
Controle de pequenas cargas eletromagnti
Controle de cargas eletromagnticas (> 72VA)
DC DC 1
DC 3
DC 5
Cargas no indutivas ou pouco indutivas, (fornos de resistncia)
Motores CC com excitao independente: partindo, em operao contnua ou
em chaveamento intermitente. Frenagem dinmica de motores CC.
Motores CC com excitao srie: partindo, operao contnua ou em
chaveamento intermitente. Frenagem dinmica de motores CC.
Chaveamento de lmpadas incandescentes
53
DC 6
DC 12
DC 13
DC 14
Controle de cargas de cargas resistivas e cargas de estado slido atravs de
acopladores pticos.
Controle de eletroms
Controle de cargas eletromagnticas que tm resistores de economia no
circuito.
* A categoria AC 3 pode ser usada para regimes intermitentes ocasionais por um perodo de tempo limitado
como em set-up de mquinas; durante tal perodo de tempo limitado o nmero de operaes no pode exceder 5
por minuto ou mais que 10 em um perodo de 10 minutos.
** Motor-compressor hermeticamente refrigerado uma combinao que consiste em um compressor e um
motor, ambos enclausurados em um invlucro, com eixo no externo, onde o motor opera neste meio
refrigerante.
Fonte: WEG. s. d. p. 258.
1.8 Botes de comando
11..88..11 DDeeffiinniioo
So dispositivos destinados a estabelecer ou interromper momentaneamente,
no local ou distncia e de forma indireta, o comando de equipamentos de manobra
e/ou de operao.
Figura 1.56: Diversos modelos de botes. Fonte: Acesso em: 18 jun. 2007. Fonte: Acesso em: 18 jun. 2007.
54
1.8.2 Simbologia
Figura 1.57: Simbologia para botes.
11..88..33 CCoonnssttiittuuiioo
Existem vrios tipos de botes de comando. Geralmente, so compostos por
um elemento frontal de comando (cabeote) e um bloco de contatos.
Pelo princpio de montagem modular, h possibilidade de adaptar vrios blocos
de contato por boto de comando eltrico e cada bloco possuindo contatos NA, NF ou
ambos, ampliando assim, a aplicao deste dispositivo de comando. Este princpio
denominado de blocos de contatos intercambiveis e conforme aplicao, os
cabeotes podem apresentar dimetros de 10, 15, 16, 22 e 30 mm.
Bloco de Contato
Elemento constitudo de um corpo isolante, contatos mveis, fixos e bornes
para conexes.
Figura 1.58: (a) Bloco de contatos simples. (b) Bloco de contatos duplo. Fonte: . Acesso em: 18 jun. 2007.
55
Corpo isolante
Serve para envolver os contatos e sustentar os bornes para conexes. feito
de material termoplstico (isolante) de boa resistncia mecnica.
Contatos
So elementos responsveis pela continuidade da corrente eltrica do circuito.
Os contatos so, normalmente, em forma de pastilha de liga de prata
superdimensionada, tanto nas partes fixas como nas mveis, garantindo assim uma
alta capacidade de ruptura, que acarreta uma vida mais longa para os contatos.
Alguns fabricantes fornecem, sob encomenda, contatos com banho de ouro.
Bornes para Conexes
So elementos que estabelecem a ligao dos condutores aos contatos fixos.
Elemento Frontal de Comando
O elemento de acionamento do boto de comando pode ser de vrios tipos:
Normal
Utilizados nos comandos eltricos em geral. um boto de longo curso e
praticamente inexiste a possibilidade de manobra acidental.
Faceado Simples
Possui somente um dispositivo para acionamento. (Figura 1.59)
Figura 1.59: Boto de acionamento normal e faceado. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.
56
Faceado duplo
Possui dois dispositivos para acionamento: um boto verde (liga) e um boto
vermelho (desliga) e, em alguns casos, um dispositivo de sinalizao luminoso, que
acender ao ser acionado o boto verde. (Figura 1.60).
Este tipo de elemento pode ser encontrado com ligaes internas, que facilita a
sua conexo aos circuitos de comando. Os fabricantes fornecem no corpo do
componente o diagrama de ligao.
Figura 1.60: Boto de acionamento faceado duplo iluminado. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.
Saliente
Sua construo torna o acionamento mais rpido, porm oferece a
possibilidade de manobra acidental, se no houver guarnio. (Ver Figura 1.61).
Alguns tipos de botes de comando possuem cabeotes dotados de uma lmpada
interna, que acender quando acionarmos o dispositivo, sinalizando a operao.
Figura 1.61: Elemento saliente iluminado. Fonte: . Acesso em: 23 maio 2007.
57
Saliente com guarnio
Possuem uma guarnio (guarda total) que impede o acionamento acidental do
boto promovendo maior segurana. (Ver Figura 1.62).
Figura 1.62: Boto de comando saliente com guarda total. Fonte: Acesso em: 23 maio 2007.
Tipo de cogumelo
Normalmente so destinados a interromper circuitos em caso de emergncia.
(Ver Figura 1.62).
Figura 1.63: Boto de comando tipo cogumelo. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.
Seletor de Posio
O seletor essencialmente um comutador para aplicaes industriais, que
permite resolver certos problemas de esquemas eltricos. So aqueles nos quais o
acionamento obtido atravs do giro de alavancas, knobs, chaves tipo yale e pode
acionar uma ou mais sees de contatos NA ou NF.
O comutador com Chave Yale Indicado para comando de circuitos onde
somente o operador responsvel executa a manobra. Os tipos de cabeote de
comando mais comuns para botes de comutao esto demonstrados na Figura
1.63.
58
Figura 1.64: (a) Seletor de posio tipo Alavanca. (b) Yale. (c) Knob. Fontes: . Acesso em: 23 maio 2007.
. Acesso em: 23 maio 2007. . Acesso em: 23 maio 2007.
11..88..44 CCllaassssiiffiiccaaoo ddooss bbootteess ccoonnffoorrmmee ssiisstteemmaa ddee ttrraavvaammeennttoo eellttrriiccoo
Acionamento por impulso livre (sem reteno)
So aqueles nos quais o acionamento obtido atravs de presso do dedo do
operador, no cabeote de comando dos botes; tirando-se o dedo do boto, ele
retorna automaticamente posio de repouso.
Os contatos so montados de tal forma que ao ser acionado, abre-se o NF e
logo aps fecha-se o NA, voltando posio de repouso por meio de molas, quando
cessa a presso sobre ele exercida. (Ver Figura 1.64).
Figura 1.65: Impulso livre (sem reteno). Fonte: < http://www.schmersal.com.br/catalogos>. Acesso em: 23 maio 2007.
59
Acionamento por impulso com reteno
Quando pressionado, se mantm na posio a que foi acionado, at novo
acionamento. Normalmente botes de emergncia do tipo cogumelo com trava ou
chave Yale so vermelhos. Observe a Figura 1.66:
Figura 1.66: (a)Impulso com reteno/girar para soltar (b)Reteno com chave Yale. Fonte: . Acesso em: 11 set. 2007.
11..88..55 BBootteess lluummiinnoossooss
Existem dois tipos: com alimentao direta e com alimentao atravs de
transformador. A Figura 1.67 apresenta o modelo com alimentao direta.
Figura 1.67: Faceado com guarnio e alimentao direta. Fonte: Acesso em: 23 maio 2007
11..88..66 BBoottooeeiirraass
a denominao que se d a um conjunto formado, geralmente, por dois ou
mais botes de comando eltrico. So empregados nos circuitos industriais tpicos de
servios pesados, como por exemplo, em mquinas que possuem dois ou mis
motores eltricos. O comando destes motores feito separadamente, atravs de
botes distintos, localizados em um mesmo invlucro. (Ver Figura 1.68).
60
Aplicao: comando de pontes rolantes, talhas, alarme contra
incndio, etc.
Figura 1.68: Caixas e botoeiras. Fonte: Acesso: 24 maio 2007.
11..88..77 CCddiiggoo ddee CCoorreess
Os botes de comando so fabricados segundo um cdigo internacional de
cores, o que facilita a identificao do regime de funcionamento das mquinas
comandadas por esses botes. O Quadro 3 mostra as cores e a indicao de suas
funes.
Quadro 3 Cdigo de cores e funes de botes
Cor padronizada Regime de Funcionamento
Vermelho Parar/desligar;
Parada de emergncia.
Verde ou Preto Acionamento;
Incio do ciclo de operao de mquina.
Amarelo
Ateno, cuidado;
Partida de retrocesso fora das condies normais de operao;
Partida de um movimento para evitar condies de perigo.
Branco ou Azul Claro Qualquer funo para a qual as cores mencionadas no tm
validade;
Informaes especiais.
61
11..99 RReell ddee TTeemmppoo
11..99..11 DDeeffiinniioo
Os rels de tempo so dispositivos empregados nos circuitos de comandos
eltricos, com o objetivo de fazer a temporizao de manobras, em circuitos auxiliares
de comando, circuitos de proteo, etc.
11..99..22 SSiimmbboollooggiiaa
Figura 1.69: Simbologia de temporizadores.
11..99..33 TTiippooss ddee rreellss ddee tteemmppoo qquuaannttoo aaoo ddooss ccoonnttaattooss
Instantneo a Energizao
Alimentando-se o dispositivo, inicia-se a contagem do tempo e
simultaneamente os contatos sero ativados. Aps o tempo programado, os contatos
sero desativados. Interrompendo-se a alimentao durante o processo de contagem
do tempo, o mesmo anulado e os contatos sero desativados.
Figura 1.70 - Temporizao instantnea.
62
Com Retardo a Energizao
Alimentando-se o dispositivo, inicia-se a contagem do tempo. Transcorrido o
tempo programado, os contatos sero ativados e s sero desativados quando a
alimentao for desligada. Interrompendo-se a alimentao durante a contagem do
tempo, o mesmo ser anulado.
Figura 1.71: Temporizao com retardo a energizao.
Com Retardo a Desenergizao
Alimentando-se o dispositivo, os contatos sero ativados instantaneamente
(haver a comutao dos contatos). Ao desenergizarmos o dispositivo, inicia-se a
contagem do tempo. Aps o tempo programado, os contatos sero desativados
Figura 1.72: Temporizao com retardo a desenergizao.
11..99..44 TTiippooss ddee rreellss ddee tteemmppoo qquuaannttoo aaoo pprriinnccppiioo ddee ffuunncciioonnaammeennttoo ee ss
ccaarraacctteerrssttiiccaass ffssiiccaass ee ccoonnssttrruuttiivvaass
Os temporizadores podem ser classificados quanto ao princpio de
funcionamento e caractersticas construtivas, em:
63
Eletrnico (Analgico e Digital);
Pneumtico;
Eletromecnico;
Trmico.
Daremos nfase ao estudo dos temporizadores eletrnicos e pneumticos, por
serem dispositivos que apresentam uma srie de vantagens sobre os demais, como:
maior preciso, menor desgaste, ocupam menor espao fsico, etc.
Temporizadores eletrnicos So dispositivos usados nos circuitos eltricos com o objetivo de processar a
temporizao de manobras.
Figura 1.73: Temporizador. Fontes: Acesso em: 23 maio 2007.
Acesso em: 23 maio 2007.
Constituio constitudo de um circuito eletrnico de temporizao, que atua sobre um rel
magntico, o circuito est alojado em uma caixa de material isolante. Na parte frontal
dessa caixa so colocados um seletor de tempo (que gira sobre uma escala
numerada, representando o tempo em segundos) e os bornes para ligao dos
condutores.
Funcionamento Quando os bornes A1 e A2 (a e b) forem energizados, o circuito eletrnico
entrar em operao, realizando a temporizao pr-selecionada atravs do boto
seletor. Uma vez vencido este tempo, feito o acionamento do rel magntico, que
comutar os seus contatos (abrir 15 - 16 e fechar 15 - 18).
64
Os contatos do rel magntico voltaro posio de repouso quando os bornes A1 e
A2 (a e b) forem desenergizados.
Obs: Retardo na energizao.
Caractersticas eltricas
Suas principais caractersticas eltricas so:
Tenso de Acionamento: normalmente 24V, 127V ou 220V;
Tenso Mxima de Servio: normalmente de 250V;
Corrente Nominal: corrente dos contatos do rel (normalmente 10A);
Faixa de Ajuste: a faixa de tempo a ser ajustada no seletor externo.
Temporizadores pneumticos
um dispositivo de temporizao com caractersticas eletropneumticas, cujo
funcionamento est baseado na ao de um eletrom que aciona uma vlvula
pneumtica, dando temporizao definida e regulvel.
Figura 1.74: Temporizador pneumtico. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 99.
Constituio
A Figura 1.75 apresenta os componentes do rel pneumtico, em vista explodida.
65
Figura 1.75: Vista explodida de rel pneumtico. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 100.
Legenda
1. Alavanca de armamento do temporizador, que liga a sanfona ao bloco de contatos eltricos.
2. Balancim.
3. Mola Superior.
4. Vlvula.
5. Sanfona (resistente aos leos e envelhecimento).
6. Contatos abridores e fechadores.
7. Dispositivo de acionamento da regulagem do temporizador.
Funcionamento
Temporizador Pneumtico ao Trabalho: estando o temporizador pneumtico
acoplado ao contator e sendo este alimentado, o ncleo atrair o balancim, que libera
a sanfona, que ir encher-se de ar, deslocando-se em direo ao balancim.
Terminado o tempo, regulado previamente, a sanfona estar cheia de ar e
pressionar uma pequena alavanca, que liberar o balancim. O seu deslocamento
provocar a abertura do contato NF e o fechamento do contato NA, que
permanecero assim enquanto o contator estiver alimentado.
66
Quando seccionarmos a alimentao do contator, o seu ncleo deslocar o
balancim em direo sanfona, expulsando o ar nela contido. Com isto, os contatos
voltaro posio original de repouso, deixando o temporizador pneumtico apto
para um novo ciclo de operao.
Temporizador Pneumtico ao Repouso: estando o temporizador
pneumtico acoplado ao contator, os contatos NA e NF do temporizador esto em
repouso. Quando o contator for alimentado, o ncleo forar o deslocamento do
balancim em direo sanfona, pressionando-a para que expulse o ar nela contido.
Tambm ocorrer a abertura do contato NF e o fechamento do contato NA.
Quando seccionarmos a alimentao do contator, o balancim voltar posio
original, liberando a sanfona para que se encha de ar novamente. Quando terminar o
tempo programado, a sanfona estar cheia de ar e pressionar uma pequena
alavanca (disparador), que acionar o sistema de sustentao dos contatos, fazendo
com que estes voltem posio de repouso, isto , o contato NF fechar e o contato
NA abrir.
Para iniciar um novo ciclo de operao, devemos acionar novamente o
temporizador pneumtico.
1.10 Chave Auxiliar Tipo Fim de Curso
11..1100..11 DDeeffiinniioo
Fim de Curso uma chave que opera em funo de posies pr-
determinadas, atingidas por uma ou mais partes mveis do equipamento controlado.
67
Figura 1.76: Chave fim de curso. Fonte: . Acesso em: 17 maio 2007.
11..1100..22 SSiimmbboollooggiiaa
O smbolo usado na representao das chaves fim de curso est representado
na Figura 1.77.
Figura 1.77- Simbologia de chave fim-de-curso.
11..1100..33 CCoonnssttiittuuiioo
basicamente composta por um corpo (carcaa), bloco de contatos e um
elemento de acionamento (cabeote).
68
Corpo
o elemento responsvel pela proteo mecnica dos contatos e bornes. Serve
como suporte de fixao do elemento de acionamento. Feito de materiais de elevada
resistncia mecnica e trabalham em temperaturas variadas (Ver Figura 1.78).
Figura 1.78: Corpo de chave fim de curso. Fonte: SENAI. MG. 1999. p. 40.
Bloco de Contatos
o elemento responsvel pelo acionamento eltrico do circuito de comando,
quando acionado mecanicamente pelo cabeote.
Sistemas de Contatos
a) Contatos Simples ou por Impulso
Possuem um estgio intermedirio entre a operao dos contatos NF e NA,
dependente da velocidade de atuao.
b) Contatos Instantneos
No possuem estgio intermedirio entre a operao dos contatos NF e NA. A
abertura e fechamento dos contatos no dependem da velocidade de atuao.
Contatos Prolongados
So usados para situaes especficas. Ex: Quando acionado, o contato NA
fechar antes que o contato prolongado NF abra, que ficar fechado at quase o final
do curso da ao, quando ento se abrir.
OBS: os bornes dos contatos so identificados por cdigo numrico, idntico aos contatos auxiliares dos outros dispositivos j estudados, padronizados pela I.E.C.
69
Elemento de acionamento (cabeote)
Elemento que abriga os mecanismos de acionamento da chave fim - de
curso. escolhido de acordo com o comando a ser executado. Existem vrios tipos
de cabeote, que trabalham em dois movimentos bsicos: percurso de ao retilnea
e percurso de ao angular, e seu retorno pode ser automtico ou por acionamento.
a) Percurso de Ao Retilnea
Os cabeotes podem ser acionados na posio vertical ou horizontal, conforme
apresentado na Figura 1.79.
Figura 1.79: Cabeote de percurso retilneo. Fonte: http://www.kap.com.br./chavefimdecurso > Acesso em: 17maio 2007.
b) Percurso de Ao Angular
Para cabeotes de alavanca e cabeotes de hastes, o mecanismo operador
externo (Batente) dever acionar perpendicularmente ao eixo de rotao da alavanca
(Haste).
Figura 1.80: Cabeote de percurso angular. Fonte: http://www.kap.com.br./chavefimdecurso > Acesso em: 17 maio 2007.
70
A Figura 1.81 ilustra algumas recomendaes de acionamento, as setas
indicam o sentido do acionamento do cabeote.
Figura 1.81: Percurso de Acionamento. Fonte: Acesso em: 17 maio 2007.
A Figura 1.82 mostra alguns tipos de acionamentos (cabeotes) das chaves fim
de curso disponveis no mercado.
Figura 1.82: Tipos de acionamentos de chaves fim de curso. Fonte: http://www.kap.com.br/chavefimdecurso>. Acesso em: 17 maio 2007.
11..1100..44 FFuunncciioonnaammeennttoo
Acionando-se o cabeote de comando, atravs de partes mveis de mquinas
como hastes, excntricos, ressaltos, etc. Ser executada a comutao dos contatos,
que iro operar diretamente em circuitos auxiliares e de comando.
71
11..1100..55 CCaarraacctteerrssttiiccaass
As principais caractersticas das chaves fim de curso so:
Tenso Nominal de Isolamento
Varia de acordo com o material usado na fabricao do dispositivo.
Normalmente de 500VCA ou 600 VCC.
Corrente Nominal
baseada na estrutura de seus contatos e bornes. Normalmente de 10A.
Nmero de manobras
Define a vida til do dispositivo.
Ex: 10 milhes de manobras, 50 milhes de manobras, etc.
Grau de Proteo
O grau de proteo expresso em cdigo devidamente normalizado, que
classifica para determinado equipamento, sua proteo contra choques, penetrao
de corpos estranhos slidos e lquidos.
Ex: IP 65
IP: Significa Grau de Proteo;
Primeiro algarismo (6): proteo total contra contato com partes sob tenso
ou em movimento. Proteo total contra penetrao de p;
Segundo algarismo (5): proteo contra jatos de gua, provenientes de
qualquer direo.
No Quadro 4, esto relacionadas as diversas classificaes a que esto
sujeitos os invlucros dos aparelhos eltricos, no que diz respeito ao grau de
proteo.
72
Quadro 4
ndices de Proteo
1.11 Sensores
11..1111..11 DDeeffiinniioo
O sensor um dispositivo capaz de monitorar a variao de uma grandeza
fsica e transmitir esta informao a um sistema de controle. Nas indstrias com
processos automatizados os sensores so elementos muito importantes. H vrios
tipos de sensores em um processo automatizado que pode ser colocado em
diferentes pontos. Podemos afirmar que todos os processos que necessitam de algum
tipo de controle ou superviso requerem sensores para fornecer informaes.
1
Algarismo
Proteo do acesso s partes energizadas
2
Algarismo
Proteo contra lquidos
0 Sem proteo 0 Sem proteo
1 Proteo contra toque acidental com a mo.
Proteo contra corpos estranhos slidos, de
dimenses acima de 50 mm.
1 Proteo contra gotas de gua na
vertical.
2 Proteo contra toque dos dedos.
Proteo contra corpos estranhos slidos, de
dimenses acima de 12 mm.
2 Proteo contra gotas de gua
at uma inclinao de 15 graus
com a vertical.
3 Proteo contra acessos acidentais de
ferramentas.
3 Proteo contra respingos de
gua at uma inclinao de 60
graus com a vertical.
4 Proteo contra ferramentas.
Proteo contra corpos slidos acima de 1 mm.
4 Proteo contra respingos de
gua de todas as direes.
5 Proteo completa contra toque.
Proteo contra acmulo de poeiras nocivas.
5 Proteo contra jatos de gua de
todas as direes.
6 Todas as peas energizadas completamente
protegidas.
Blindagem prova de p.
6 Proteo contra submerso.
73
11..1111..22 TTiippooss ddee sseennssoorreess
Microchave ou sensor de fim de curso
As microchaves transmitem apenas sinais digitais, ou seja, possuem apenas
dois estados (ligado ou desligado, aberto ou fechado).
O sinal de sada da microchave eltrico e indica se ela foi ou no acionada.
Este sinal pode servir de entrada, por exemplo, para o controlador do avano e recuo
de um cilindro pneumtico. No aconselhvel usar sensor do tipo detector por
contato em aplicaes que exijam grande nmero de comutaes do sensor porque
abrir e fechar a chave um grande nmero de vezes, provoca desgaste nos contatos
eltricos do sensor. A Figura 1.83 ilustra uma microchave industrial.
Figura 1.83: Microchave. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.
Sensor de contato (reed-switch)
O sensor de contato reed switch funciona de maneira semelhante a
microchave. A diferena que seu acionamento no pela ao de um contato fsico,
mas pela ao de um campo magntico, como o de um im, por exemplo.
O sensor composto de uma ampola de vidro que contm duas lminas e um
gs inerte. Quando o conjunto estiver sob a ao de um campo magntico, as lminas
se unem fechando o contato eltrico.
O contato ir abrir quando o campo magntico deixar de existir. Este sensor
pode ter os contatos abertos ou fechados na posio de repouso (sem ao de
campo magntico), sendo que os abertos so chamados de contatos NA (normal
aberto) e os fechados de contatos NF (normal fechado).
74
Figura 1.84: Composio do sensor de contato (reed-switch).
Figura 1.85: Smbolo do sensor de contato (reed-switch).
Sensores de proximidade
O sensor de proximidade uma chave eletrnica semelhante a um fim de
curso mecnico, com a vantagem de no possuir nem contatos, nem atuadores
mecnicos. O sinal de um sensor pode ser usado para habilitar, desabilitar ou
controlar o funcionamento de um circuito, dispositivo ou equipamento.
A Figura 1.86 apresenta alguns tipos de sensores de proximidade.
75
Figura 1.86: Sensores de proximidade. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.
O acionamento dos sensores, entretanto, no depende de contato fsico com
as partes mveis dos equipamentos, basta apenas que estas partes se aproximem, a
uma distncia que varia de acordo com o tipo de sensor utilizado.
Os sensores de aproximao foram desenvolvidos para atender s
especificaes de sistemas mais modernos, onde necessrio conciliar, alta
velocidade e grande confiabilidade nos acionamentos.
Sensores Indutivos
O sensor indutivo utilizado para detectar a presena ou o deslocamento de
objetos metlicos. O seu funcionamento baseado, no princpio da variao da
indutncia eletromagntica.
76
Figura 1.87. Principio de funcionamento do sensor indutivo.
A superfcie externa frontal do sensor forma uma regio chamada "regio ativa"
onde o sensor detecta a presena ou deslocamento de objetos. Quando se aproxima
um objeto metlico da regio ativa do sensor h mudanas na amplitude do sinal do
circuito oscilador que so percebidas pelo demodulador. As variaes percebidas pelo
demodulador so transformadas em nvel de tenso e aplicadas no detector de nvel
da tenso. Na sada, o sinal que foi enviado amplificado e compatibilizado com os
nveis de tenso especificados pelo fabricante. H diversos modelos de sensores
indutivos que variam, principalmente em relao distncia de acionamento. Os tipos
mais comuns so de construo com corpo plstico ou metlico, como mostra a
Figura 1.88:
Figura 1.88: Sensor indutivo. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.
77
A utilizao dos sensores indutivos possui vantagens como:
Alta durabilidade;
Baixa manuteno;
Boa imunidade s influncias do ambiente em que ele est instalado;
Alta sensibilidade.
O smbolo de um sensor indutivo apresentado na Figura 1.89.
Figura 1.89: Smbolo de um sensor indutivo.
Sensores Capacitivos
O sensor capacitivo utilizado para detectar materiais metlicos e no
metlicos como plsticos vidros lquidos e etc. O princpio de funcionamento deste
tipo de sensor est baseado na variao da capacitncia de um capacitor.
A distncia de deteco normalmente varia de 0 a 20 mm, dependendo da
massa do material a ser detectado e das caractersticas determinadas pelo fabricante.
Da mesma forma que o sensor indutivo, os sensores capacitivos so construdos com
um de corpo plstico ou metlico. O diagrama de blocos do sensor capacitivo
apresenta um funcionamento semelhante ao do diagrama do sensor indutivo. A
diferena encontra-se no estgio oscilador. Quando um objeto colocado na regio
ativa do sensor, ocorre uma mudana da freqncia de oscilao devido alterao
do valor da capacitncia formada pela placa sensvel e a regio ativa.
78
Figura 1.90: Princpio de funcionamento de um sensor capacitivo.
Os sensores capacitivos so menos utilizados que os indutivos. Eles so
utilizados na medio de pequenas presses diferenciais ou na medio do nvel de
um lquido em um tanque.
Figura 1.91: Sensor capacitivo. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.
O smbolo de um sensor capacitivo est apresentado na Figura 1.92:
Figura 1.92: Smbolo do sensor capacitivo.
79
Sensores pticos (Fotoeltricos)
Os sensores pticos detectam a aproximao de qualquer tipo de objeto, desde
que este no seja transparente. distncia de deteco normalmente varia de 0 a
100 mm, dependendo da luminosidade do ambiente. Normalmente, os sensores
pticos so construdos em dois corpos distintos, sendo um emissor de luz e outro
receptor. Quando um objeto se coloca entre os dois, interrompendo a propagao da
luz entre eles, um sinal de sada ento enviado ao circuito eltrico de comando.
Outro tipo de sensor de proximidade ptico, muito usado na automao industrial, o
do tipo reflexivo no qual emissor e receptor de luz so montados num nico corpo, o
que reduz espao e facilita sua montagem entre as partes mveis dos equipamentos
industriais. A distncia de deteco , entretanto menor, considerando-se que a luz
transmitida pelo emissor deve refletir no material a ser detectado e penetrar no
receptor, o qual emitir o sinal eltrico de sada.
Figura 1.93: Aparncia tpica de sensores fotoeltricos. Fonte: . Acesso em: 18 fev. 2009.
80
O smbolo de um sensor ptico est representado na Figura 1.94:
Figura 1.94: Smbolo do sensor ptico.
Encoder
Um gerador de Pulsos (encoder) um sensor/transdutor que converte
movimento ou posio mecnica atravs de um eixo em uma srie de pulsos
eletrnicos. Existem vrios modelos com especificaes mecnicas e eletrnicas
diferentes. Um exemplo o encoder incremental que chamado assim porque o sinal
de sada produzido sucessivamente e a Informao dada o quanto foi
incrementado posio atual em relao posio de referncia. A posio de
referncia (o "zero" do encoder) dada ao se acionar, por exemplo, uma microchave.
Este tipo de encoder no informa a posio angular, mas sim o deslocamento em
relao a uma posio de referncia.
81
Figura 1.95: Dispositivo chamado de encoder.
Figura 1.96: Encoder incremental. Fonte: . Acesso em: 24 maio 2007.
1.12 Motor de Induo Trifsico
11..1122..11 IInnttrroodduuoo
Os motores eltricos de induo podem ser monofsicos ou trifsicos. Os
motores de induo monofsicos so mais utilizados para o acionamento de
pequenas cargas, como ventiladores, pequenas bombas e aparelhos de uso
domstico.
82
O motor de induo trifsico, ou simplesmente MIT, o motor mais utilizado na
indstria em virtude de sua robustez, baixo custo, vida til e facilidade na
manuteno, por isso ser o tema estudado neste captulo.
Figura 1.97: Motor de induo trifsico. Fonte: WEG. 2004. p. 2.
11..1122..22 DDeeffiinniioo
Motor eltrico uma mquina que tem como funo converter energia eltrica
em mecnica atravs do movimento rotativo de um eixo, quando aplicada em seus
enrolamentos uma tenso eltrica alternada.
11..1122..33 TTiippooss ddee MMoottoorreess EEllttrriiccooss ddee IInndduuoo TTrriiffssiiccoo
Motor Sncrono
Os motores sncronos so motores de velocidade constante e proporcional com
a frequncia da rede. Seu uso limitado a grandes potncias e acionamentos
especiais, que requerem velocidades invariveis em funo da carga.
Motor Assncrono
utilizado na grande maioria das mquinas e equipamentos industriais por
serem robustos e mais baratos. Sua velocidade sofre ligeiras variaes em funo da
variao da carga mecnica que inserida ao seu eixo.
83
Classificao dos motores Assncronos
Os motores assncronos podem ser do tipo rotor gaiola de esquilo, so assim
chamados porque seu enrolamento rotrico tem a caracterstica de ser curto-
circuitado, assemelhando-se a uma gaiola de esquilo. Outro tipo de motor assncrono
o motor de anis ou motor de rotor bobinado, que possui a mesma caracterstica
construtiva do motor de induo com relao ao estator, mas o seu rotor bobinado
com um enrolamento trifsico, cujo acesso feito atravs de trs anis com escovas
coletoras no eixo.
11..1122..44 CCoonnssttrruuoo
O MIT composto, basicamente por duas partes:
Estator e rotor, conforme mostra a Figura 1.97.
:
Figura 1.98: Motor de induo trifsico em corte. Fonte: WEG. 2004. p.11.
84
Rotor
O rotor constitudo de um eixo onde acoplada uma carga mecnica, o
mesmo possui um pacote de chapas magnticas denominado ncleo, que tem como
objetivo melhorar a permeabilidade magntica do meio. O enrolamento do rotor pode
ser bobinado ou do tipo Gaiola de Esquilo.
No rotor Gaiola de Esquilo, os condutores so normalmente de alumnio em
forma de barras e esto curto circuitados em cada terminal por anis contnuos, como
mostra a figura acima.
J o rotor Bobinado constitudo de um enrolamento trifsico, fechado
internamente em estrela, acessvel atravs de trs anis com escovas coletoras no
eixo, conforme mostra a Figura 1.98.
Figura 1.99: Motor assncrono de rotor de anis. Fonte: WEG. 2004. p.19
L0-0=0
formado por uma carcaa normalmente construda de ferro fundido, que a
estrutura de todo o conjunto. Internamente a ela existe o ncleo que um pacote de
chapas magnticas com a funo de concentrar as linhas de induo criadas pelos
enrolamentos quando so conectados corrente alternada. Nas ranhuras do ncleo
do estator, existe o enrolamento trifsico que constitudo de trs conjuntos de
bobinas de cobre defasadas de 120 geomtricos. Estas bobinas interagem-se,
produzindo um campo magntico girante, que s possvel graas construo do