Comandos Elétricos-Aula pré prática

Introdução a comandos elétricos Componentes de circuitos e exemplos de circuitos de carga e de comando

Juseli Nunes da Silva - 2011

Temporizadores. Em muitas ocasi€es os processos industriais necessitam que certas fun•€es sejam executadas em um determinado intervalo de tempo. Ap‚s esse intervalo essa fun•ƒo deve cessar, sendo que outras podem, ou nƒo, se iniciar. Para controle desse processo de “contagem de tempo” utiliza-se os temporizadores. Temporizadores sƒo contatores cujos contatos principais e auxiliares se abrem ou fecham depois de decorrido um certo intervalo de tempo. O princ†pio de funcionamento dos temporizadores ‡ similar ao dos contatores, ou seja, quando da passagem de

Temporizadores. corrente elétrica por sua bobina inicia-se a contagem de tempo ao término da qual ocorre o acionamento dos contatos (abertura ou fechamento). Os temporizadores são simbolizados nos circuitos de comando como se segue, lembrando que sempre devem ser indicados seus tempos de atuação.

Dispositivos de proteção. Todos os condutores vivos de um circuito devem ser protegidos contra as sobrecargas e contra os curtoscircuitos, por um ou mais dispositivos de proteção que promova(m) sua interrupção quando da ocorrência de uma dessas condições anormais. Por outro lado, a proteção contra as sobrecargas e contra os curto-circuitos devem ser devidamente coordenadas. São considerados dispositivos que asseguram a proteção contra as sobrecargas e contra os curtoscircuitos os que são capazes de interromper qualquer sobrecorrente igual ou inferior à corrente

Dispositivos de proteção. presumida de curto-circuito, no ponto de aplicação. Podem ser aplicados para essa dupla função disjuntores com disparadores de sobrecorrente, disjuntores associados com fusíveis e dispositivos fusíveis de uso geral. São considerados dispositivos que asseguram apenas proteção contra sobrecorrente aqueles que têm capacidade de interrupção inferior à corrente de curtocircuito presumida no ponto de aplicação. É o caso, por exemplo, dos relés térmicos.

Sobrecarga. As correntes de sobrecarga sƒo caracterizadas pelos seguintes fatos: • provocam, no circuito, correntes superiores ‰ corrente nominal (at‡ 10 x IN); • provocam solicita•€es dos equipamentos acima de suas capacidades nominais. As sobrecargas sƒo extremamente prejudiciais ao sistema el‡trico, produzindo efeitos t‡rmicos altamente danosos aos circuitos.

Correntes de curto-circuito. As correntes de curto-circuito sƒo provenientes de falhas ou defeitos graves das instala•€es, tais como: • falha ou rompimento da isola•ƒo entre fase e terra; • falha ou rompimento da isola•ƒo entre fase e neutro; • falha ou rompimento da isola•ƒo entre fases distintas. As correntes de curto-circuito se caracterizam por possuir valores extremamente elevados, da ordem de 1.000 a 10.000% da corrente nominal do circuito.

Disjuntores. Os disjuntores sƒo dispositivos que garantem, simultaneamente, a manobra e a prote•ƒo contra correntes de sobrecarga e contra correntes de curto circuito. De forma resumida, os disjuntores cumprem trŠs fun•€es b‹sicas: • abrir e fechar os circuitos (manobra); • proteger os condutores e os aparelhos contra sobrecarga, atrav‡s de seu dispositivo t‡rmico; • proteger os condutores contra curto-circuito, atrav‡s de seu dispositivo magn‡tico.

Fusíveis. Um dispositivo fusível é um equipamento de proteção que, pela fusão de uma parte especialmente projetada, abre o circuito no qual se acha inserido e interrompe a corrente, quando esta excede um valor especificado durante um tempo especificado.

Relés Térmicos. O relé térmico é o dispositivo mais indicado para proteger motores contra sobrecargas. Seu princípio de funcionamento baseia-se na dilatação diferenciada que ocorre em corpos constituídos por materiais diferentes. Assim, um relé térmico é constituído por uma haste bimetálica que, quando percorrida por uma corrente elétrica, se flexiona em função do aquecimento que causa uma diltação diferenciada dos metais. A Figura seguinte ilustra o princípio de funcionamento de um relé térmico.

Figura: Princípio de Funcionamento do Relé Térmico.

Em conjunto com a haste, porém isolado elétricamente, existe um contato elétrico que se mantém fechado em sitações normais. Esse contato se abre com a flexão da haste por causa do aquecimento. Normalmente, o contato está em série com a bobina do contator que aciona a carga. Assim, sempre que há uma sobrecarga ocorre a atuação do relé térmico e, consequentemente, o desligamento da carga. A rigor, o relé térmico desliga as cargas de forma indireta, por meio da desativação do contator. A Figura seguinte apresenta um exemplo de curva característica de atuação de um relé térmico.

Figura: Curva característica de relé térmico

Diagrama de Carga e de Comando ligação de carga:

Exemplo 01 – liga•‚o de carga:

Diagrama de Carga e de Comando ligação de carga:

Exemplo 02 – liga•‚o sequencial de cargas:

X

X

Introdução a comandos elétricos Motores

Juseli Nunes da Silva - 2011

Introdução •Os equipamentos que permitem ligar e desligar um motor constituem o que chamamos de “circuito de comando e prote•ƒo do motor”. •Sƒo indispens‹veis para a utiliza•ƒo segura e para a prote•ƒo do mesmo. •Podem estar instalados individualmente ou agrupados em pain‡is ou ainda em salas de controle.

Finalidade do Comando e Proteção •Ligar e desligar o motor. •Permitir que o motor possa ser ligado ou desligado ‰ distŒncia. •Proteger o motor contra sobrecarga. •Proteger a rede el‡trica do consumidor de eventuais falhas que possam ocorrer no motor. •Proteger o equipamento acionado contra sobrecargas ou falhas. •Permitir intertravamentos com o processo. •Oferecer total seguran•a ao operador.

1–Fus†veis 2 –Contator 3-Rel‡ T‡rmico 4-Bobina do contator 5-Contato do rel‡ t‡rmico 6-Motor

Principais Elementos

Fusível •Fus†vel ‡ um equipamento el‡trico que se funde quando a corrente ultrapassa a sua capacidade. •Seu princ†pio de funcionamento est‹ baseado na lei de Joule: P=IŽR. •O elemento fus†vel est‹ dentro de um corpo de porcelana, cheio de areia especial, para extinguir o arco el‡trico que se forma com a interrup•ƒo da corrente.

Fusƒvel –continua•‚o •Os fus†veis protegem os equipamentos el‡tricos quando ocorre um curto circuito, seja entre fases ou entre fase e terra. •Eles nƒo protegem contra sobre cargas. •Os fus†veis tem alta capacidade de ruptura. •O comportamento de um fus†vel, durante a passagem de corrente ‡ dado pelo que se chama de curva tempo corrente.

Fusƒvel –continua•‚o •Existem diversos tipos de fus†veis –diazed (r‹pidos,ultra r‹pidos e retardados) e NH. •Em motores el‡tricos, devido as altas correntes de partida, utilizam-se os fus†veis diazed retardados e principalmente os fus†veis NH. •Em um circuito de comando e prote•ƒo de motor, a finalidade do fus†vel ‡ interromper o curto circuito, antes que seja danificado o contator ou o rel‡ t‡rmico.

Fusƒvel –continua•‚o •Outro objetivo do fus†vel ‡ interromper o curto circuito antes que ele provoque o desligamento de toda a rede el‡trica (seletividade). •Finalmente, tamb‡m deve interromper o curto circuito antes que o mesmo danifique os cabos que alimentam o motor. •Os fus†veis nƒo protegem o motor contra sobre carga.

Fusíveis NH

Base para fusível

Curvas tempo corrente fusíveis NH

Contatores •Contator ( chave magn‡tica) ‡ um eletro†mƒ que aciona contatos el‡tricos, sendo o elemento respons‹vel pelo “ligar” e “desligar” do motor. •Quando sua bobina ‡ energizada, o campo magn‡tico criado movimenta a armadura do contator, fechando um conjunto trif‹sico de contatos, que por sua vez permitem a passagem da corrente e o conseq•ente funcionamento do motor.

Contatores Trifásicos

Características do contator •Corrente alternada ou cont†nua. •M‹xima tensƒo de opera•ƒo •Categoria de emprego ( AC-3/AC-2 para manobra de motores com rotor gaiola) •Corrente nominal de servi•o •Potencias m‹ximas de motores trif‹sicos padronizados •Fus†vel m‹ximo permitido •N•mero de contatos auxiliares dispon†vel •Tensƒo e freq•Šncia de comando

Proteção contra sobrecarga •Motor el‡trico ‡ um equipamento que transforma energia el‡trica em mecŒnica. •Quando, por algum motivo qualquer, a potŠncia mecŒnica solicitada ao motor ‡ maior que sua potŠncia nominal, o motor est‹ sofrendo uma sobrecarga. •Esta sobrecarga provoca uma eleva•ƒo de temperatura maior que a permitida e , dependendo do tempo de dura•ƒo, danifica o isolamento dos enrolamentos do estator, provocando a falha do motor.

Relé Térmico

Relé Térmico ou Relé Bimetálico •‘ basicamente formado por 3 elementos bimet‹licos, atrav‡s dos quais circula a corrente de cada fase que alimenta o motor. •Quando esta corrente ultrapassa o valor ajustado a dilata•ƒo causada no elemento bimet‹lico aciona o contato do rel‡, que por sua vez interrompe a corrente da bobina do contator, desligando o mesmo.

Relé Térmico continuação •Para cada tamanho de contator existem diversos rel‡s apropriados, com faixas de corrente que permitem ajustar ‰ corrente nominal do motor. •Devido ao princ†pio de funcionamento baseado no efeito t‡rmico da corrente, o rel‡ nƒo deve atuar durante a partida do motor. •A sua atua•ƒo tamb‡m como os fus†veis, est‹ relacionada com as curvas tempo –corrente.

Relé Térmico Curva característica de disparo

Termoresistores, termístores e termostatos •Sƒo elementos de prote•ƒo t‡rmica que sƒo instalados dentro do enrolamento do motor, durante a constru•ƒo (bobinagem) do mesmo. •A sua principal vantagem ‡ que medem a temperatura do ponto mais quente do motor, com bastante precisƒo. •A desvantagem ‡ o custo e a necessidade de desmontar o motor para eventuais substitui•€es.

Termoresistores •Sƒo elementos que variam a resistŠncia el‡trica com a temperatura, geralmente de platina, n†quel o cobre. •Possuem uma resistŠncia calibrada que varia linearmente com a temperatura, possibilitando um monitoramento cont†nuo do aquecimento do motor, pelo display do controlador, com bastante precisƒo. •Desvantagem : alto custo

Termístores •Sƒo sensores semicondutores que variam sua resistŠncia bruscamente ao atingirem uma determinada temperatura. •Comandam um rel‡ auxiliar , que desliga o motor quando a temperatura ‡ atingida. •Existe um tipo para cada temperatura. •Sƒo precisos e confi‹veis, de custo menor que os termoresistores, mas tamb‡m necessitam de rel‡ auxiliar.

Termostatos •Sƒo detectores t‡rmicos do tipo bimet‹lico com contatos de prata normalmente fechados, que se abrem quando ocorre determinada eleva•ƒo de temperatura. •Sƒo ligados em s‡rie com a bobina do contator, abrindo o circuito de comando quando atingem a temperatura projetada. •Desvantagem: nƒo permitem ajuste, existe um tipo para cada temperatura.

Instalação de Termostato no motor

Disjuntor termomagnético •Os fus†veis tem uma desvantagem: nƒo sƒo reaproveit‹veis, uma vez queimados precisam ser substitu†dos. •Disjuntores termomagn‡ticos quando atuam podem ser religados. •Disjuntor termomagn‡tico, oferece uma prote•ƒo t‡rmica (retardada) e uma prote•ƒo magn‡tica (instantŒnea)

Disjuntor Termomagnético •A prote•ƒo t‡rmica ‡ usada para proteger o motor contra sobrecargas e a prote•ƒo magn‡tica para proteger a instala•ƒo contra curto circuitos. •Os disjuntores termomagn‡ticos possuem internamente os dois elementos, o t‡rmico e o magn‡tico. •Sƒo bastante utilizados em motores de pequeno porte, nos motores maiores o custo fica muito alto.

Dimensionamento dos condutores •Para escolher a bitola mais apropriada do condutor deve-se considerar como corrente prevista a corrente nominal do motor In e multiplic‹-la pelo fator de servi•o Fsdo mesmo. I projeto = In.Fs •Depois ‡ s‚ aplicar os crit‡rios de dimensionamento de condutores j‹ vistos anteriormente,considerando tipo de instala•ƒo, temperatura ambiente, agrupamento de condutores,queda de tensƒo, etc. conforme NBR 5410.

O fusível e a corrente de partida

Fusível errado funde durante a partida

Fusível correto as duas curvas não se interceptam

Dimensionamento dos fusíveis • Para dimensionar os fus†veis deve-se em primeiro lugar verificar os fus†veis m‹ximos que o contator e o rel‡ t‡rmico suportam. • Em seguida, sabendo-se o tempo de acelera•ƒo do motor, verifica-se atrav‡s das curvas tempocorrente do fus†vel escolhido, se o mesmo ir‹ suportar a corrente de partida do motor. •Utilize sempre o menor fus†vel poss†vel, pois vocŠ estar‹ protegendo sua instala•ƒo contra os danos dos curtos circuitos, por‡m tenha certeza de que o mesmo nƒo ir‹ queimar durante a partida do motor, pois o motor poder‹ ser danificado por falta de fase.