Apostila de comandos elétricos 80 horas

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APERFEIÇOAMENTO PARA ELETRICISTA DE COMANDOS ELÉTRICOS

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Aperfeiçoamento Eletricista de Comandos Elétricos E

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( 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

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( 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

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Fusíveis.................................................................................................16 Relé de sobrecarga .............................................................................17 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.

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Eletrostática - estuda os fenômenos que acompanham as cargas elétricas em repouso: ex. produção pelo processo de atrito. 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.

GRANDEZAS ELÉTRICAS GRANDEZAS ELÉTRICAS - São as grandezas que provocam ou são provocadas por efeitos elétricos; ou, ainda que contribuem ou interferem nesses efeitos.

TENSÃO ELÉTRICA - para que haja movimento de elétrons 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 elétrica é a grandeza representada pelas letras " E ", " U " ou " V ", e a unidade e o volts, simbolizada pela 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 geradora; portanto podemos ter fonte de Corrente Contínua " CC ", ( baterias e pilhas ) ou

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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 = 380 V e tensão de fase = 220 V, isto no estado de Goiás. Sendo, tensão de linha a tensão que alimenta os consumidores trifásicos e a tensão de fase a tensão que alimenta os consumidores monofásicos. Quanto a frequência da rede 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 elétrica é uma grandeza que depende da 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 dificuldade que os materiais oferecem a passagem da corrente elétrica. É uma grandeza que depende do consumidor, é representada pela letra "R" e a grandeza é Ohms representada pela letra grega ÔMEGA, ( Ω ). Porém todo material tem resistência e tem condutância elétrica; sendo que a resistência é inversamente proporcional a condutância. Portanto não temos nem condutor e nem isolante perfeitos. O instrumento utilizado para medir a resistência elétrica é o Ohmímetro. Comandos Elétricos

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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 três elementos fundamentais: fonte geradora, condutor e consumidor; sendo que sem um deles não há 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, pois, sem o qual não temos controle do 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, funciona todos os consumidores ou não 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 encontrados com maior frequência nos equipamentos eletrônicos ). Podemos ainda dizer que a soma das tensões elétricas a qual estão submetidos os consumidores no circuito elétrico em série é igual a tensão elétrica da fonte. Ex. Et = E1 + E2 + E3 + ... + En

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Circuitos Elétricos em Paralelo - São os circuitos elétricos que

caracterizam por oferecerem vários caminhos para corrente elétrica. Nos circuitos elétricos em paralelo um consumidor não depende 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 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 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.

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. E I = ------ ( A ) R

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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. Ex.: 1) Qual a corrente que uma lâmpada de resistência 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

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3) Qual a tensão elétrica pode ser submetida uma lâmpada 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 equipamentos elétricos. As

maiores causa de queda de tensão são:

condutores mal dimensionados e conexões mal feitas ( emendas ). Segundo 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 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 )

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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

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 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

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Potência Elétrica - é a capacidade de realização de trabalho elétrico

em um espaço de tempo; potência elétrica é uma 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 ( A )

Ex.: Qual a potência de um chuveiro de tensão 220 V e 20 A ? P=ExI P = 220 x 20 P = 4400 W Porém esta fórmula só serve para calcular potência elétrica em corrente elétrica Contínua ( CC ) e em Corrente Alternada ( CA ) só em circuitos 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 da rede elétrica ); e é calculada pela fórmula Pa = E x I ( VA ); Comandos Elétricos

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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 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 ".

Potência em circuitos elétricos de Corrente Contínua " CC ". P=ExI(W)

Potência em circuitos elétricos Resistivos Puro em Corrente Alternada " CA ". P=ExI(W)

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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 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.

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ENERGIA ELÉTRICA CONSUMIDA " T " ( KWh ) É a energia gasta para realização de trabalho, é o que determina o faturamento da conta de energia durante um período de 30 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 ?

Pxt T = -------1000

t = 12 horas x 30 dias t = 360 horas

100 x 360 Comandos Elétricos

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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

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

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motores, pois combina as vantagens da utilização de energia elétrica, baixo 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.

*

Motor de indução - funciona normalmente com

velocidade constante, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Comandos Elétricos

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Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas 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 principalmente

contra

correntes de

curto-circuito

e contra

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 tipo “ D “, pois os mesmos além de serem mais baratos, oferecem mais segurança para os mantenedores; os fusíveis tipo “ D “ tem

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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 devem serem dimensionados para 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 diferentes dilatações que apresentam os metais, quando 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.

PROBLEMA MECÂNICO NO MOTOR OU NA

MAQUINA QUE ELE ESTÁ ACIONANDO – 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 vem calibrado de fabrica e é isto que garante o seu funcionamento dentro da área de operação determinada pelo

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fabricante de acordo com dial de ajuste do mesmo. Só deve rearmar o relé após INVESTIGAR-IDENTIFICAR-ELIMINAR a causa do desarme, isto deve ser feito 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 indutivos e resistivos. Através do acionamento dos botões de comando elétrico, torna-se possível a interrupção momentânea e ligação normal dos circuitos, bem como as interrupções 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 de contatos: são elementos responsáveis

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 corrente do motor, bem como interromper automaticamente o circuito nos casos de curto - circuito, sobrecarga e subtensão.

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O disjuntor industrial é composto de: *

Contatos principais - é por onde circula a corrente

que alimenta o motor. *

Relé de sobrecarga - composto por elementos

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 eletromagnético de curto - circuito - 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. *

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.

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FUNCIONAMENTO

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 bobinado.

*

AC3 - serviço normal de manobras de motores

com rotor de gaiola. *

AC4 - manobras pesadas, acionar motores com

carga plena, reversão a plena carga, e parada 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

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que os contatos auxiliares podem assumir três funções 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 ); sendo que o primeiro algarismo ( 1, 2, 3, e 4 ) indica a posição do contato auxiliar no contator ( referencia – visto de frente da esquerda para a direita ). E o segundo algarismo indica o estado do contato sendo: - 1 – 2 = para contatos normalmente fechados “ NF “ - 3 – 4 = para contatos normalmente abertos “ NA “ A

especificação do contator também é um detalhe que deve 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:

Contator Principal – este contator tem circuito principal ( que é por onde circula a corrente que a carga requer ), e circuito auxiliar ( como já foi dito serve para compor os circuitos de comando ou controle e de sinalização );

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Contator Auxiliar – só é inserido nos circuitos de comando 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 São dispositivos de acionamento retilíneo ou angular, com retorno automático ou pôr acionamento, destinados a situação de comando, sinalização e segurança, em circuitos auxiliares 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).

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*

Contatos instantâneos - caracterize-se pela

mudança de posição dos contatos instantaneamente independendo

da

velocidade

imprimida

nos

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. - Cabeçote - é a parte de comando elétrico que aloja os

mecanismos de acionamento, e podem ser: retilíneo ou angular.

RELÉ DE TEMPO O relé de tempo para comando elétrico é um dispositivo elétrico que possui um ajuste de tempo para operar com retardamento no acionamento ou no desligamento de circuitos de comandos, e podem ser: Pneumático, Eletromecânico 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.

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AUTO - TRANSFORMADOR DE PARTIDA É o componente que caracteriza a chave de partida compensada. Possui a função de reduzir a tensão que recairá sobre o motor trifásico de rotor de gaiola, durante o período de partida. Mesmo diminuindo a tensão, mantém um conjugado suficiente para a partida e a aceleração do motor. 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 que dá condições ao motor de partir com a tenção nominal de serviço. Consiste num sistema simples e seguro, recomendado para motores de gaiola. Há no entanto algumas limitações quanto às suas aplicações. São elas: *

Ocasiona alta queda de tensão da rede devido a

corrente de partida (IP) no caso dos grandes motores,

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este é um dado construtivo do motor que vem impresso na placa de identificação do motor; e situa entre seis a nove vezes a corrente nominal do motor; que deve ser limitada por imposição das concessionárias de energia elétrica. *

Interferência em equipamentos instalados no

sistema devido a elevada queda de tensão. *

Sistema

de

proteção

superdimensionados,

ocasionando alto custo, no caso de corrente de partida muito alta. 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.

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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. Para que possa utilizar a chave de partida estrela / triângulo é necessário alguns dados do motor e condições de funcionamento, que são: •

motor parte sem carga, ou seja, vazio.

•

motor seja de dupla tensão:

(220 / 380, 380 / 660 ou 440 / 760 v) e que a tensão triângulo seja igual a tensão de alimentação. •

Que o motor tenha no mínimo seis terminais acessíveis.

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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 ). 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.

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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 variável, em comparação com os acionamentos de velocidade fixa, consegue-se obter maior otimização em processos industriais e consequentemente, produções mais elevadas 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. - Controle da rampa de aceleração / desaceleração do sistema. - Isenção de desgaste, devido a utilização de um sistema eletrônico. - Utilização de motor de gaiola (que proporciona manutenção reduzida e baixo custo). - Possibilidade de acionamento através de sistemas microprocessados.

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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

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 através da modificação do bobinado (é pouco utilizado porque possui o limite físico dado pelo volume do motor). Por outro lado, a alteração da freqüência pode ser efetuado em uma faixa bem ampla. Comandos Elétricos

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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 princípio de funcionamento, sendo que o conjugado nominal 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, verifica-se que para o valor do fluxo permanecer constante, deve-se variar a freqüência (f) e a tensão (u) na mesma proporção. Obtendo assim a relação Volts / Hertz constante que ocasiona um fluxo magnético constante e um conjugado constante; e se a tensão for mantida e aumentarmos apenas a freqüência há uma diminuição do fluxo (enfraquecimento do Campo), que ocasiona redução proporcional do conjugado nominal, e se a tensão é mantida constante e reduzirmos apenas a freqüência, há um aumento do fluxo e, consequentemente, uma 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. Contator não liga

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•

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. Contator não desliga o

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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.

3. Contator desliga involuntariamente o

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Queda de tensão fortes por oscilação da rede ou devido a operação de religadores. 34


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4. Faiscamento excessivo 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

Subdimensionamento do transformador de comando com diversos contatores operando simultaneamente.

5. Fornecimento irregular de comando o

Botoeiras com defeito;

o

Fins de curso com defeito.

6. Contator zumbe ( ruído ) o

Corpo estranho no entreferro;

o

Anel de curto circuito quebrado;

o

Bobina com tensão ou freqüência errada;

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Superfície dos núcleos móvel e fixo sujas ou oxidadas, especialmente após longas paradas; Oscilação de tensão ou freqüência circuito de comando;

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Quedas de tensão durante a partida de motores.

7. Relé atuou

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.: Material didático do SENAI

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Apostila de comandos elétricos 80 horas

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