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APERFEIÇOAMENTO PARA ELETRICISTA DE COMANDOS ELÉTRICOS
Comandos Elétricos
( Tiragem sujeita a alterações )
S U M Á R I O Tensão Elétrica.....................................................................................03 Corrente Elétrica...................................................................................04 Resistência elétrica...............................................................................05 Circuitos elétricos série.........................................................................05 Circuitos elétricos – paralelo paralelo e misto ........................................... ..................................................09 .......09 Lei de OHM...........................................................................................07 Potência elétrica...................................................................................10 Energia consumida...............................................................................13 Motores elétricos...................................................................................15 Fusíveis.................................................................................................16 Relé de sobrecarga .............................................................................17
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Botão de comando................................................................................19 Disjuntor industrial................................................................................20 Contatores.............................................................................................21 Chave fim de curso...............................................................................24 Relé de tempo.......................................................................................25 Auto-transformador de partida..............................................................26 Chave de partida direta.........................................................................26 Chave de partida direta com reversão.................................................27 Chave de partida estrela / triângulo......................................................28 Chave de partida compensada.............................................................29 Inversor de frequência..........................................................................30 Principais defeitos em chaves de partida e suas causas.....................32 Bibliografia............................................................................................35
ELETRICIDADE BÁSICA ELETRICIDADE - é o efeito do movimento de elétrons de um ponto para outro, ou efeito causado pelo excesso ou falta de elétrons em um material. A produção de Eletricidade para melhor entendimento foi dividido em duas partes: ELETROSTÁTICA e ELETRODINÂMICA. Eletrostática - estuda os fenômenos que acompanham as cargas elétricas em repouso: ex. produção pelo processo de atrito.
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Eletrodinâmica - estuda as cargas elétricas em movimentos, mas só se preocupa com o que ocorre nos caminhos em que as cargas elétricas se locomovem (nos circuitos); ex: produção de eletricidade pelos processos de: pressão, calor, luz, ação química e eletromagnetismo. e letromagnetismo. GRANDEZAS ELÉTRICAS GRANDEZAS ELÉTRICAS - São as grandezas que provocam ou são são prov provoc ocad adas as po porr efei efeito toss elét elétri rico cos; s; ou ou,, aind aindaa qu quee co cont ntri ribu buem em ou interferem nesses efeitos. TENSÃO TENSÃO ELÉTRICA ELÉTRICA - pa para ra qu quee ha haja ja movi movime ment ntoo de elét elétro rons ns através de um condutor, é necessário que alguma força ou pressão faça com que esses elétrons se movimentem. Esta pressão (pressão ou força) é
denominada diferença de potencial (d.d.p.), força eletromotriz (f.e.m.) ou simplesmente tensão elétrica. A tensão elétric elétricaa é a grandeza grandeza representada representada pelas pelas letras letras " E ", " U " ou " V ", e a un uniida dade de e o vo vollts, ts, simbo imboli liza zada da pela pela let letra " V ". E o instrumento utilizado para medir a tensão elétrica é o VOLTÍMETRO que é ligado em paralelo com a carga. A tensão elétrica é uma grandeza que depende da fonte fonte geradora; geradora; portanto portanto podemos ter fonte de Corrente Contínua " CC ", ( baterias e pilhas ) ou fontes de Corrente Alternada
" CA ", ( usinas hidroelétricas ). Uma vez
que a distribuição de energia elétrica é feita em corrente alternada. As tensões de distribuição da concessionária de energia elétrica em alta tensão " AT " é de 13,8 KV e em baixa tensão " BT " são: tensão de linha =
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380 V e tensão tensão de fase = 220 V, isto no estado de Goiás. Sendo, Sendo, tensão de linha a tensão que alimenta os consumidores consumidores trifásicos e a tensão de fase a tensão tensão que alimenta os consumidor consumidores es monofásicos. monofásicos. Quanto Quanto a frequência frequência da rede elétrica elétrica é de 60 Hertz (Hz). CORRENTE ELÉTRICA - é o movimento ordenado dos elétrons livres em um material condutor ( ex. fios de cobre ); para representar a corrente elétrica utiliza-se a letra " I " e a unidade é o ampere cujo símbolo é a letra " A ".
A corrente corrente elétrica elétrica é uma grandeza grandeza que depende da potência potência
elétrica e da tensão elétrica do consumidor. (ex. um chuveiro de 4400 W e 220 V, requer da rede elétrica uma corrente elétrica de 20 A para seu funcionamento ).
O instrumento utilizado para medir a corrente elétrica
é o Amperímetro.
RESISTÊNCIA ELÉTRICA - é a dificuldad dificuldadee que os materiais materiais oferecem oferecem a pa pass ssag agem em da co corr rren ente te elét elétri rica ca.. É uma uma gran grande deza za qu quee de depe pend ndee do cons co nsum umiido dor, r, é rep eprresen esenta tada da pe pela la let letra "R" e a grand randez ezaa é Oh Ohm ms representada pela letra grega ÔMEGA, ( Ω ). Porém todo material tem res resistênc tênciia e tem co cond ndut utân ânci ciaa elét elétri rica ca;; sen endo do qu quee a res resist istên ênci ciaa é inve invers rsam amen ente te prop propor orci cion onal al a co cond ndut utân ânci cia. a. Port Portan anto to nã nãoo temo temoss ne nem m condutor e nem isolante perfeitos. O instrumento utilizado para medir a resistência elétrica é o Ohmímetro. CIRCUITO ELÉTRICO - é o caminho fechado por onde circula a corrente elétrica. E eles poderão ser: série, paralelo ou misto. Para que haja circuito elétrico são necessários n ecessários três elementos fundamentais: fonte geradora, condutor e consumidor; sendo que sem um deles não há
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circuito elétrico. Existe ainda um quarto elemento que apesar de não ser fundamental ele esta presente em todos os circuitos elétricos, que é o dispositivo de manobras, manobras, pois, pois, sem sem o qual não temos controle do circuito circuito elétrico. (imagine você com uma lâmpada instalada sem interruptor, como você iria conseguir apaga-la). Circuitos Elétricos em Série - é o circuito elétrico que oferecem um único caminho para circulação da corrente elétrica; no circuito elétrico em série, série, funcio funciona na todos os consumi consumidor dores es ou não funciona funciona nem um. Em relação ao comportamento da corrente elétrica e da tensão elétrica no circuito em série podemos dizer que a corrente elétrica é a mesma em
qualquer ponto do circuito elétrico; enquanto a tensão elétrica é diferente em cada consumidor instalado no circuito elétrico. ( estes circuitos são enco en cont ntra rados dos co com m maio maiorr freq frequê uênc ncia ia no noss eq equi uipa pame ment ntos os elet eletrô rôni nico coss ). Pode Podemo moss aind aindaa dize dizerr qu quee a soma soma da dass tens tensõe õess elét elétri rica cass a qu qual al estã estãoo submetidos os consumidores no circuito elétrico em série é igual a tensão elétrica da fonte. Ex. Et = E1 + E2 + E3 + ... + En Circuitos Elétricos em Paralelo - São os circuitos elétricos que caracterizam por oferecerem vários caminhos para corrente elétrica. Nos cir circu cuit itos os elét elétrricos icos em pa parralel aleloo um co cons nsum umid idor or nã nãoo de depe pend ndee do funcionamento do outro. Podemos dizer que nos circuitos elétricos em paralelo, todos os consumidores estão ligados aos terminais da fonte ou seja a tensão elétrica é a mesma em todos os consumidores. E a corrente elétrica depende da potência elétrica de cada consumidor; portanto as
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correntes elétricas são diferentes.
( os equipamentos elétricos das
nossas residências, no caso em Goiás devem ser de 220V ). Podemos ainda dizer que a soma das correntes elétricas dos consumidores no circuito elétrico em paralelo é igual a corrente elétrica elétrica requerida da fonte. Ex. It = I1 + I2 + I3 + ... + In Circuitos Elétricos Mistos - como o próprio nome diz, circuito elétrico misto é aquele que apresenta aparelhos consumidores elétricos ligados em série e em paralelo. Neste caso cada consumidor elétrico deverá ser analisado individualmente, verificando a posição do mesmo no circuito elétrico, se esta em série ou em paralelo. p aralelo. GEORG SIMEON OHM ( 1789 - 1854 ) - foi um cientista alemão que viveu no século XVIII, e descobriu a relação entre Tensão elétrica, Corrente elétrica e a Resistência elétrica. Até foi criada uma expressão matemática denominada LEI de OHM. OHM. E I = ------ ( A ) R
Onde: I = corrente elétrica em Amperes ( A ) E = tensão elétrica em Volts ( V ) R = resistência elétrica ( Ω ) Da expressão acima pode-se concluir que a Resistência elétrica é inversamente proporcional a Corrente elétrica.
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Ex.: 1) Qual a corrente corrente que uma lâmpada lâmpada de resistênci resistênciaa elétrica de 484 Ω , ligado a uma rede de 220 V ? E 220 I = ------ = ------- = 0,45 A R 484
2) Qual é a resistência elétrica de um chuveiro de corrente elétrica 20 A, ligado a uma tensão de 220 V ? E 220 R = ------- = ------ = 11 Ω I 20 3) Qu Qual al a tens tensão ão elét elétri rica ca po pode de ser ser subm submet etid idaa uma uma lâmp lâmpad adaa de resistência elétrica de 484 Ω , que requer da rede de energia elétrica a corrente elétrica de 0,45 A ? E= RxI E = 484 x 0,45 E = 220 V OBS.: Queda tensão é um dos problema que pertuba o funcionamento dos equi eq uipa pame ment ntos os elét elétri ricos cos.. As
maio maiore ress caus causaa de qu qued edaa de tens tensão ão são: são:
condutores mal dimensionados e conexões mal feitas ( emendas ). Segundo
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a NBR - 5410 (Norma Brasileira que regulamenta as ligações em Baixa Tensão). Determina que a queda de tensão elétrica máxima admissível em baixa tensão seja de
4 %. Os condutores deverão ser dimensionados dimensionados pela
queda de tensão e pela capacidade de condução: A ) - pela queda de tensão é dimensionado pela seguinte fórmula: x L S = ------------- ( mm² ) R ρ
Onde.: S = seção do condutor ( mm² ) ρ
= resistividade específica ( Ω ) do cobre 0,017 Ω
L = comprimento do condutor ( m ) R = resistência ( Ω ) b) pela capacidade de condução ( tabela do fabricante ) Seção
Capacidade de Condução
1,0 mm²
10 A
1,5 mm²
15 A
2,5 mm²
20 A
4,0 mm²
28 A
6,0 mm²
36 A
10,0 mm²
50 A
16,0 mm²
69 A
25,0 mm²
89 A
35,0 mm²
111 A
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50,0 mm²
134 A
70,0 mm²
171 A
95,0 mm²
207 A
OBS.: após o cálculo, pela queda de tensão deve pegar a tabela do fabricante de condutores, e verificar pele capacidade de condução; e adotar o de maior bitola. Ex.: pela queda de tensão deu condutor de 3,25 mm², porém a corrente elétrica é de 32 A; não podemos adotar o de 4,0 4,0 mm², e sim o de 6,0 mm². Porque o de 4,0 mm² tem capacidade de condução de 28 A, e a corrente elétrica do circuito é 32 A .
POTÊNCIA ELÉTRICA Potência Elétrica - é a capacidade de realização de trabalho elétrico em um espaço espaço de tempo; potência potência elétrica elétrica é uma grandeza grandeza e a unidade é watts
( W ). Potência elétrica é tensão elétrica x Corrente elétrica. P=ExI(W) Onde.: P = potência ( W ) E = tensão ( V ) I = corrente corrente ( A )
Ex.: Qual a potência de um chuveiro de tensão 220 V e 20 A ?
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P=ExI P = 220 x 20 P = 4400 W Poré Porém m esta esta fórm fórmul ulaa só serv servee pa para ra calc calcul ular ar po potê tênc ncia ia elét elétri rica ca em corrente elétrica Contínua ( CC ) e em Corrente Alternada ( CA ) só em circuitos resistivos resistivos puro. Uma vez que em Corrente Alternada é necessário verificar o tipo de consumidor, pois em circuitos onde existem motores e capacitores existem o defasamento angular entre tensão elétrica e corrente elétrica; ou seja deve ser considerado o fator de potência . Nestes circuitos existem três tipos de potência que são: Pa = potência aparente ( potência requerida requerida da rede elétric elétricaa ); e é calculada calculada pela fórmula fórmula Pa = E x I ( VA ); Pe = potência efetiva (potência que esta sendo transformada em trabalho); e é calculada pela fórmula Pe = E x I x cos ϕ ( W ). Pr = potência reativa ( essa potência não realiza trabalho util ); calculada pela fórmula
Pr = E
x I x sen ϕ ( Var). O ângulo “ ϕ “ é o ângulo que indica a defasagem entre tensão e corrente nos circuitos indutivos e capacitivos. O fator de potência é a relação entre a potência efetiva efetiva e potência aparente. Pe Fp = ------Pa Onde.: Fp = fator de potência ( cos ϕ ) Pa = potência aparente ( VA ) Pe = potência efetiva. ( W ) Como já foi mencionado existem circuitos elétricos de Corrente Contínua " CC " e de Corrente Alternada " CA ".
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Potência em circuitos elétricos de Corrente Contínua " CC ". P=ExI(W)
Potência Potência em circuitos circuitos elétricos Resistivos Resistivos Puro em Corrente Alternada " CA ". P=ExI(W) Potência em circuitos elétricos Indutivos e Capacitivos em Corrente Alternada "CA". Pa = E x I ( VA ) Pe = E x I x cos ϕ ( W ) Pr = E x I x sen ϕ ( Var ) Ex.: calcule as Potências aparente, efetiva e reativa de um motor trifásico com os seguintes dados: E = 380 V, I = 22,5 A, cos ϕ = 0,85. ( refere-se ao ângulo de 31° 40' ) Pa=1,732 x E x I
Pe = 1,732 x E x I x cos ϕ
Pa=1,732 x 380 x 22,5
Pe = 1,732 x 380 x 22,5 x 0,85
Pa = 14808,6 VA
Pe = 12587,3 W
Pr = 1,732 x E x I x sen ϕ Comandos Elétricos
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Pr = 1,732 x 380 x 22,5 x 0,53 Pr = 7848,5 Var OBS.: a potência aparente Pa (potência requerida da rede), resume em potência efetiva Pe (potência util) e potência reativa Pr (potência perdida). Só que potência aparente não é igual a potência efetiva mais potência reativa, pois existe uma razão trigonométrica entre elas. Para tanto foi utilizado teorema de Pitágoras para melhor entendimento da relação entre as potências. Onde: Pa² = Pe² + Pr².
ENERGIA ELÉTRICA CONSUMIDA " T " ( KWh ) É a energia gasta para realização de trabalho, é o que determina o fatu fatura rame ment ntoo da conta conta de ener energi giaa duran durante te um perí períod odoo de 30 dias. dias.
É
calculada pela fórmula:
T = P x t (kwh)
ou
ExI T = ------------------- x t ( kwh ) 1000
T = energia consumida (kwh) P = potência (kw) t = tempo (h) E = tensão (V) I = corrente (A) Ex.: 1) Qual a energia consumida por uma lâmpada de 100 W que funciona 12 horas por dia, durante 30 dias ? Comandos Elétricos
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Pxt T = -------1000
t = 12 horas x 30 dias t = 360 horas
100 x 360 T = ------------1000 T = 36 kwh 2) Qual a energia consumida por uma lâmpada que consome I = 0,45 A, E = 220 V e funciona 12 horas durante 30 dias ? ExI T = -------- x t ( kwh ) 1000
t = 12 horas x 30 dias t = 360 horas
220 x 0,45 T = -------------- x 360 1000 T = 36 kwh
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MOTORES ELÉTRICOS INDUSTRIAIS
Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica, é o mais usado de todos os tipos de moto motore res, s, pois pois comb combin ina a as vant vantag agen enss da util utiliz izaç ação ão de energ energia ia elétric rica, baix aixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando. Com construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação as cargas, dos mais diversos tipos e melhores rendimentos. Os motores elétricos podem ser: *
Motores de corrente contínua - funciona com
velocidade ajustável entre amplos limites se prestam a controles de flexibilidade e precisão; porém requer um dispositivo que converta CA em CC. *
Motores de corrente alternadas - são os mais
utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Os principais tipos de motores de Corrente Alternada são: *
Motor síncrono - funciona com velocidade fixa,
utilizados somente para grandes potências ou quando necessita de velocidade invariável.
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*
Motor de indução - funciona normalmente com
velo veloci cida dade de cons consta tant nte, e, que que vari varia a lige ligeir iram amen ente te com com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devi Devido do a sua sua gran grande de simp simplilici cida dade de,, robust robustez ez e baix baixo o custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase quase todo todoss os tipo tiposs de máqu máquin inas as acio aciona nada dass enco encont ntrad radas as na prática; e podem ser de rotor de gaiola ou rotor de anéis.
FUSÍVEIS São dispositivos de proteção, contra sobrecorrente que quando usado em circuitos alimentadores de motores, protegem princ rinciipalm palmen entte
cont contrra
corr corre entes ntes de
curt curto o-cir -circu cuitito o
e
cont contra ra
sobrecarga de longa duração.
OPERAÇÃO Sua operação consiste na fusão do elemento fusível. O elemento fusível e o ponto fraco do circuito, que é um condutor de pequena seção transversal que sofre devido a sua alta resistência, e com isso aquece mais que os outros condutores do circuito com a passagem da corrente. Os fusíveis podem ser do tipo “ D “ ( de 2 A à 63 A ), a maioria das instalações com proteção entre 2 A – 63 A usam fusível
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tipo “ D “, pois os mesmos além de serem mais baratos, oferecem mais segurança para os mantenedores; os fusíveis tipo “ D “ tem capacidade de condução impressa no cartucho e capacidade de interrupção de 70 KA. Os fusíveis tipo “ NH “ ( de 6 A à 1000 A ), são elementos de proteção que também tem capacidade de condução impressa no corpo do fusível e capacidade de interrupção de 100 KA, porém o manuseio desta proteção requer uma maior preparação profissional do mantenedor, bem como utilização de ferramentas adequadas, pois os dois contatos do fusível devem ser puxados da base ao mesmo tempo e bruscamente para evitar o arco voltáico. Os fusíveis fusíveis devem serem dimensionados dimensionados para proteção proteção dos circuitos contra corrente de curto-circuito, considerando o valor da corrente e duração deste surto. Uma vez que estabelecendo o curto a corrente tende-se ao infinito, ou seja a valores excessivamente elevados.
RELÉ DE SOBRECARGA, TÉRMICO OU BIMETÁLICO É o dispositivo de proteção do circuito elétrico que protege contra sobrecarga de corrente. Cada fase do relé é montada por duas lâminas de metais de coeficiente de dilatação diferentes ligadas entre si.
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O princípio de funcionamento do relé está fundamentado nas nas dife difere rent ntes es dila dilata taçõ ções es que que apres apresen enta tam m os meta metais is,, quan quando do submetidos a uma variação de temperatura. O relé permite que o ponto de curvatura das lâminas possa ser ajustado com o auxílio de um dial, possibilitando com isso, o ajuste do valor da corrente que provocará a atuação do relé. Por ser um dispositivo de proteção, o relé de sobrecarga deve der dimensionado ajustado para corrente nominal da carga que ele irá proteger; sendo que as principais causas de sobrecarga de corrente são: 1.
QUEDA SE TENSÃO – verificada com auxilio do
voltímetro. 2.
EXCESSO DE CARGA NO EIXO DO MOTOR –
esta causa poderá ser verificada visualmente. 3.
PROB PROBLE LEMA MA MECÂ MECÂNI NICO CO NO MO MOTO TOR R OU NA
MAQU MA QUIN INA A QUE QUE ELE ELE ESTÁ ESTÁ ACIO ACIONA NAND NDO O – para verificar esta causa ( se o motor não estiver travado ), é necessário ligar o motor e acompanhar o seu funcionamento; e é só neste caso que devemos ajustar o relé, usando o fator de serviço do motor ( dado construtivo
do
motor,
impresso
na
placa
de
identificação ), que é uma reserva de carga que o motor é capaz de suportar; mas só devemos usa-la para a causa do desarme do relé de sobrecarga. O relé de sobrecarga sobrecarga vem calibrado de fabrica e é isto que garante o seu funcionamento dentro da área de operação determinada pelo
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fabr fabric ican ante te de acor acordo do com com dial dial de ajus ajuste te do mesm mesmo. o. Só deve deve rear rearma marr o relé relé após após INVE INVEST STIG IGAR AR-ID -IDEN ENTI TIFI FICA CARR-EL ELIM IMIN INAR AR a causa do desarme, isto deve ser feito para para garantir o seu funcionamento; a não observância desta sugestão fará com que o relé perda a sua calibragem, passando com isto não atuar na faixa estabelecida pelo fabricante do mesmo.
BOTÕES DE COMANDO São dispositivos destinados a comandar, no local ou a distância e de forma indireta, os equipamentos de manobras e / ou de operação através de um acionamento de curta duração A função desse dispositivo é comandar e automatizar circuitos circuitos indutivos e resistivos. resistivos. Através do acionamento acionamento dos botões de comando elétrico, torna-se possível a interrupção momentânea e ligaç igação ão norm normal al dos dos circ circui uittos, os, bem bem como como as int interru errupç pçõe õess de emergência e operações de segurança nos circuitos. Botões de comando podem ser:
Botões de comandos por impulso - são aqueles nos quais o acionamento é obtido através da pressão do dedo do operador no cabeçote de comando. Os botões de comandos por impulso podem ser:
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*
Por impulso livre: quando o operador cessar a
força externa o botão de comando retorna a posição de repouso. *
Por impulso por retenção: quando pressionado,
se mantém na posição em que foi acionado, até um novo acionamento. Os botões de comando são compostos de: *
Cabeçote: é o elemento destinado ao acionamento
do botão de comando elétrico. *
Bloco Bloco de contat contatos: os: são elemen elementos tos respons responsáve áveis is
pela continuidade da passagem da corrente elétrica no circuito e contém um contato normalmente aberto NA fechador e um contato NF - abridor.
DISJUNTOR INDUSTRIAL É um dispositivo elétrico de manobra, com capacidade de ligação e interrupção de circuitos em condições normais, e ainda capacidade de interrupção automática dos mesmos em condições anormais como: curto - circuito, sobrecarga e subtensão. A função principal do disjuntor é conduzir com segurança a corre corrent nte e do moto motor, r, bem bem como como inte interro rromp mper er auto automa matitica came ment nte e o circuito nos casos de curto - circuito, sobrecarga e subtensão. O disjuntor industrial é composto de:
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*
Contatos principais - é por onde circula a corrente
que alimenta o motor. *
Relé Relé de sobr sobrec ecar arga ga - comp compost osto o por por elem elemen ento toss
bimetálicos, que ao ser atravessado por uma corrente excessiva é aquecido, provocando o disparo que solta o engate e abre os contatos principais do disjuntos. *
Relé Relé elet eletro roma magn gnét étic ico o de curt curto o - circ circui uito to - sua sua
finalidade é desarmar o disjuntor no caso de curto circuito. Quando uma corrente de curto - circuito circula pela bobina, o induzido é atraído e solta o engate que abre o circuito principal do disjuntor. d isjuntor. *
Relé de subtensão - protege o circuito de uma
subtensão,
é
um
dispositivo
que
desarma
automaticamente o disjuntos quando há uma queda de tensão.
CONTATORES É a chave de operação eletromagnética, que tem uma única posição de repouso, e é capaz de estabelecer, conduzir e interromper corrente em condições normais do circuito, inclusive sobrecarga no funcionamento.
FUNCIONAMENTO
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Ao ser energizada a bobina cria-se um campo magnético no núcleo fixo que atrai o núcleo móvel fazendo com que os contatos móveis encontrarem os fixos mudando o seu estado.
DIMENSIONAMENTO
Os contatores devem ser dimensionados para a corrente
nominal que circula no trecho do circuito onde estiverem inseridos, respeitando a sua categoria de emprego. Categoria de emprego: é o que determina as condições para a ligação e interrupção da corrente e da tensão nominal de serviço correspondente, para a utilização normal do contator nos mais diversos tipos de aplicação, para CA e CC , sendo: AC1, AC2, AC3 e AC4. *
AC1 - manobras leves - aquecedores
*
AC2 - comandos de motores com rotor rotor bobinado.
*
AC3 - serviço normal de manobras de motores
com rotor de gaiola. *
AC4 - manobras pesadas, acionar motores com
carg carga a plen plena, a, reve revers rsão ão a plen plena a carg carga, a, e para parada da por por contra corrente (pontes rolantes e tornos). A função dos contatos auxiliares dos contatores é compor os circuitos de comando ou controle e o circuito de sinalização; sendo
que que os cont contat atos os auxi auxililiar ares es pode podem m assu assumi mirr três rês funç funçõe õess nos nos circuitos: sustentamento ou selo, seguimento e intertravamento. Os contatos auxiliares dos contatores são identificados com os seguintes números: (13 – 14), (21 – 22 ), ( 31 – 32 ) e ( 43 – 44 ); Comandos Elétricos
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sendo que o primeiro algarismo ( 1, 2, 3, e 4 ) indica a posição do cont contat ato o auxi auxililiar ar no cont contat ator or ( refe refere renc ncia ia – vist visto o de fren frente te da esquerda para a direita ). E o segundo algarismo indica o estado do contato sendo: fechados “ NF “ - 1 – 2 = para contatos normalmente fechados abertos “ NA “ - 3 – 4 = para contatos normalmente abertos A
espe especi cifi fica caçã çãoo do co cont ntat ator or també ambém m é um de deta tallhe qu quee de deve ve ser considerado. Ex. 3TF47 – 17 0 A – 22 onde: - 3TF – série de fabricação ( siemens ); - 47 – capacidade de condução do circuito principal ( ver
catálogo do fabricante ); - 17 OA ou 12 AO – indica quantidade de contatos
auxiliares ( 17 AO – 04 e 12 AO – 02 ); - 22 – indica o estado dos contatos auxiliares; o primeiro
algarismo refere ao numero de contatos “ NA “ e o segundo ao numero de contatos “ NF “. Sendo o contator o equipamento que caracteriza a chave magnética. Os contatores podem ser: este cont contat ator or tem tem circu circuitito o princi principa pall Contator Contator Principal Principal – este ( que é por onde circula a corrente que a carga requer ), e circuito auxi auxililiar ar ( como como já foi dito dito serv serve e para para comp compor or os circ circui uito toss de comando ou controle e de sinalização ); – só é inserido nos circuitos de comando Contator Auxiliar – ou controle e de sinalização. Por este contator não pode circular a corrente para alimentar a carga, pois, o mesmo não tem câmara de extinção de arco voltáico.
CHAVE FIM DE CURSO Comandos Elétricos
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São dispositivos de acionamento retilíneo ou angular, com retorno automático ou pôr acionamento, destinados a situação de coma comand ndo, o, sina sinaliliza zaçã ção o e segu seguran rança ça,, em circ circui uito toss auxi auxililiar ares es de processos automáticos, controlando movimento de máquinas e / ou equipamentos. As chaves fim de curso são compostas de duas partes, o corpo e o cabeçote. - Corpo - é o componente onde está fixado o cabeçote e
no qual estão alojados os contatos e os bornes. Os contatos são geralmente de prata dura e podem ser montados em três sistemas: *
Contatos simples por impulso - são os mais
utilizados e dependem da natureza do trabalho em que serão aplicados. Ao serem acionados, os contatos por impulso se fecham ou se abrem de acordo com a velocidade imprimida nos componentes de ataque. Eles possuem um estágio intermediário (ambos os contatos NA e NF abertos). *
caract cter eriz izee-se se pela pela Contat Contatos os instan instantân tâneos eos - cara
mudança mudança de posição posição dos contat contatos os instan instantan taneam eament ente e independendo
da
velocidade
imprimida
n os
componentes de ataque. *
Contatos prolongados - são tidos como especiais
e usados em situações bem específicas, porque quando acionados o contato NA fecha antes do NF abrir.
Comandos Elétricos
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parte de comando comando elétrico elétrico que que aloja aloja os - Cabeçote - é a parte mecanismos de acionamento, e podem ser: retilíneo ou angular.
RELÉ DE TEMPO O relé de tempo para comando elétrico é um dispositivo elétric rico que poss ssu ui um ajuste de tempo para para operar com retardamento no acionamento ou no desligamento de circuitos de comandos, os, e pod podem ser: Pneumático, Eletrom romecânico ou Eletrônico. Pneumático - funciona através de uma câmara e uma válvula pneumática. Eletromecânico - funciona através de um motor, redutores e engrenagens. Eletrônico - funciona através de um circuito básico " RC " acionado de uma bobina eletromagnética.
AUTO - TRANSFORMADOR DE PARTIDA É o comp compon onen ente te que que cara caract cter eriz iza a a chav chave e de part partid ida a compensada. Possui a função de reduzir a tensão que recairá sobre o motor trifásico de rotor de gaiola, durante o período de partida. Mesm Mesmo o dimi diminu nuin indo do a tens tensão ão,, mant mantém ém um conj conjug ugad ado o suficiente para a partida e a aceleração do motor.
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O auto - transformador de partida se difere dos outros transformadores
na
parte
construtiva,
no
entanto,
no
funcionamento é semelhante. Ele possui apenas um enrolamento que serve como primário e secundário ao mesmo tempo e existe neste enrolamento derivações de 80% e 65% de onde é retirado alimentação para o motor no momento da partida.
CHAVE DE PARTIDA DIRETA
É um dispositivo dispositivo que dá condições condições ao motor motor de partir partir com a tenç tenção ão nomi nomina nall de servi serviço ço.. Cons Consis iste te num num sist sistem ema a simp simple less e seguro, recomendado para motores de gaiola. Há no entan ntanto to algu alguma mass limit imitaç açõe õess quan quantto às suas suas aplicações. São elas: *
Ocasiona alta queda de tensão da rede devido a
corrente de partida (IP) no caso dos grandes motores,
este é um dado construt construtivo ivo do motor motor que vem vem impresso impresso na placa de identificação do motor; e situa entre seis a nove vezes a corrente nominal do motor; que deve ser limita limitada da por imposi imposição ção das conces concessio sionár nárias ias de energi energia a elétrica. *
Inte Interf rfer erên ênci cia a em equi equipa pame ment ntos os inst instal alad ados os no
sistema devido a elevada queda de tensão. *
Sistema ema
de
prot roteção ção
superdim dimensionados,
ocasionando alto custo, no caso de corrente de partida muito alta. Comandos Elétricos
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OBS.: Sempre que possível o motor deve partir com chave de partida direta, pois é a única chave de partida que alimenta os terminais do motor desde o momento de partida com a tensão nominal ou seja com a tensão da rede.
CHAVE DE PARTIDA DIRETA COM REVERSÃO
Este dispositivo é aplicado quando o equipamento requer a um dado momento a inversão de sentido de rotação em plena marcha e é feita através da troca de duas fases. O sistema é dotado de dois contatores, sendo que no primeiros são conectados os cabos com a seqüência normal, e no segundo, dois cabos são trocados de posição. Na chave reversora se faz necessário o intertravamento entre os dois contatores, para evitar curto - circuito entre as fases.
CHAVE DE PARTIDA ESTRELA / TRIÂNGULO É o mais simples dos sistemas de partida com tensão reduzida, no qual o motor parte com seus enrolamentos conectados em estrela, para posteriormente serem conectados em triângulo, sendo que as manobras de partida e de troca de ligação, são executadas através da ação de três contatores e um relé de tempo. A chave de partida estrela/triângulo reduz o pico de corrente no momento da partida a 1/3 em relação a partida direta.
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Para Para que que poss possa a util utiliz izar ar a chav chave e de part partid ida a est estrela rela / triâ triâng ngul ulo o é nece necess ssár ário io algu alguns ns dado dadoss do moto motorr e cond condiç içõe õess de funcionamento, que são: •
motor parte sem carga, ou seja, vazio.
•
motor seja de dupla tensão:
(220 (220 / 380 380,, 380 380 / 660 660 ou 440 440 / 760 760 v) v) e que que a tens tensão ão triângulo seja igual a tensão de alimentação. a limentação. •
Que o motor tenha no mínimo seis terminais acessíveis.
CHAVE DE PARTIDA COMPENSADA
É a chave de partida de tensão reduzida, que não há restrições quanto a sua utilização, pois a redução da tensão no momento da partida é feito por um auto transformados de partida. Que é dimensionado para potência do motor, tensão nominal de alimentação, numero de partidas por hora ( máximo dez partidas ) e duração da partida ( máximo vinte segundos ).
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A redução da tensão nas bobinas do motor só ocorre no momento de partida e depende do TAP em que estiver ligado no auto - transformador. Exemplo: - TAP 65% - reduz a corrente para 42% em relação a
corrente se o motor estivesse partindo direto. - TAP 80% - reduz para 64% do valor da corrente em
relação se o motor estivesse partindo direto.
INVERSORES DE FRENQUÊNCIA A utilização dos inversores de freqüência na alimentação de motores trifásicos de rotor de gaiola, está proporcionando grandes inovações no setor de acionamento em geral, com os elevados recursos e possibilidades oferecidas por este tipo de acionamento, com velocidade velocidade variável, variável, em comparação comparação com os acionament acionamentos os de velocidade fixa, consegue-se obter maior otimização em processos indust industria riais is e consequ consequent enteme emente nte,, produç produções ões mais mais elevad elevadas as com qualidade igual ou superior. Os motores com rotor de gaiola, alimentados por inversor de freqüência tem alcançado uma importância especial devido aos seguintes fatores: - Possibilidade de efetuar grande faixa de variação de
velocidade. - Ajuste na velocidade de variação.
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- Controle da rampa de aceleração / desaceleração do
sistema. - Isenção de desgaste, devido a utilização de um sistema
eletrônico. tiliza zaçã ção o de moto motorr de gai gaiola ola (que (que propo roporc rcio iona na - Utili manutenção reduzida e baixo custo). Possibi bililidad dade e de acio aciona name ment nto o atrav através és de sist sistem emas as - Possi microprocessados. O inversor de freqüência acionando motores de rotor de gaiola trazem grande vantagem de possuir um rendimento na ordem de 95% a 98% em toda faixa de variação e com manutenção praticamente desprezível.
A velocidade sincroma de rotação de um motor trifásico de indução, depende da freqüência de alimentação e do número de polos do mesmo, conforme expressão abaixo: Ns = 120.f P Onde: Ns = Rotação Sincroma f = Freqüência de Alimentação P = Número de polos
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A expressão mostra que para mudarmos a rotação do motor devemos alterar a freqüência de alimentação e/ou o número de polos do motor. Mudar o número de polos só pode ser efetuada atrav através és da modi modififica caçã ção o do bobi bobina nado do (é pouc pouco o util utiliz izad ado o porqu porque e possui o limite físico dado pelo volume do motor). Por out outro lado, ado, a alte altera raçã ção o da freqü reqüên ênci cia a pode pode ser efetuado em uma faixa bem ampla. Para que o motor mantenha as características ideais de desempenho, a alteração da sua freqüência de alimentação deve ser efetuada, obedecendo-se alguns conceitos relacionados ao seu prin princí cípi pio o de func funcio iona name ment nto, o, send sendo o que que o conj conjug ugad ado o nomi nomina nall fornecido no eixo do motor é diretamente proporcional ao fluxo magnético produzido no entreferro e a corrente que circula no rotor.
A corrente é considerada nominal e constante enquanto o fluxo magnético é proporcional a relação entre tensão e freqüência. Desta forma, verif rifica-se -se que para o valor do fluxo uxo permanecer constante, deve-se variar a freqüência (f) e a tensão (u) na mesm mesma a prop propor orçã ção. o. Obte Obtend ndo o assi assim m a rela relaçã ção o Volt Voltss / Hert Hertzz cons consta tant nte e que que ocas ocasio iona na um flux fluxo o magn magnét étic ico o cons consta tant nte e e um conjugado constante; e se a tensão for mantida e aumentarmos apenas a freqüência há uma diminuição do fluxo (enfraquecimento do Camp Campo) o),, que que ocas ocasio iona na reduç redução ão propo proporc rcio iona nall do conj conjug ugad ado o nominal, e se a tensão é mantida constante e reduzirmos apenas a freqüência, há um aumento do fluxo e, consequentemente, uma
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elevação excessiva do fluxo que pode provocar a saturação do núcleo e consequentemente a queima do motor.
Principais defeitos e suas causas em chaves de partida 1. Contat Contator or não li liga ga •
Fusível de comando queimado;
•
Relé térmico desarmado;
•
Comando interrompido;
•
Bobina queimada: - Por sobretensão; - Ligada em tensão errada; - Queda de tensão (principalmente em CC );
- Corpo estranho no entreferro.
2. Contat Contator or não não desl desliga iga o
o
Linhas de comando longas ( efeito de colamento capacitivo ) Contatos soldados:
– corrente de ligação elevada (por exemplo, comutação de transformadores a vazio); - ligação em curto circuito; - comutação estrela/triângulo defeituosa. Comandos Elétricos
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3. Contator Contator deslig desliga a involun involuntariam tariamente ente o
Queda de tensão fortes por oscilação da rede ou devido a operação de religadores.
4. Faiscam Faiscament ento o excess excessivo ivo o
Instabilidade da tensão de comando;
o
Regulação pobre da fonte;
o
Linhas extensas e de pequena seção;
o
Corrente de partida muito altas;
o
Subd Subdim imen ensi siona oname ment nto o do tran transf sfor orma mado dorr de comando comando com divers diversos os contat contatore oress operand operando o simultaneamente.
5. Fornecimen Fornecimento to irregul irregular ar de de comando comando o
Botoeiras com defeito;
o
Fins de curso com defeito.
6. Contat Contator or zumbe zumbe ( ruído ruído ) o
o
o
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Corpo estranho no entreferro; Anel de curto circuito quebrado; Bobina com tensão ou freqüência errada;
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o
o
o
Superfície dos núcleos móvel e fixo sujas ou oxid xidadas, especialm almente após longas paradas; Oscila Osci laçã ção o de tens tensão ão ou freqü reqüên ênci cia a circuito de comando;
no
Qued Quedas as de tensã ensão o dura durant nte e a part artida ida de motores.
7. Re Relé lé atuo atuou u
8. Bimetais
o
Relé inadequado ou mal regulado;
o
Tempo de partida muito longo;
o
Freqüência de ligações muito alta;
o
Sobrecarga no eixo do motor;
o
Falta de fase;
o
Rotor do motor bloqueado/travado.
azulados,
recozidos
ou
resistência
de
aquecimento queimada o
Sobrecarga muito elevada;
o
Fusível superdimensionados;
o
Queda de uma fase (motor zumbe);
o
Elevado torque resistente (motor bloqueia);
o
Curto circuito.
Bibliografia.: Comandos Elétricos
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Material didático do SENAI Manual de motores elétricos WEG Manual de chaves de partida WEG
Comandos Elétricos
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