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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA LABORATÓRIO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

INSTALAÇÕES ELÉTRICAS INDÚSTRIAIS

Autores: Ronimack Trajano de Souza (Mestrado/DEE/UFCG)

Edson Guedes da Costa (Coordenador do Laboratório de Instalações Elétricas)

Revisão janeiro de 2003.

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ÍNDICE

INTRODUÇÃO 4 1. MOTORES ELÉTRICOS 5

1.1. Motores de indução t ipo gaio la 5 1.2. Motores Elétr icos Monofásicos 6

1.2.1. Apl icações 6 1.3. Motor Elétr ico Monofásico de Capaci tor Permanente 6

1.3.1. Apl icações 6 1.4. Motores Elétr icos Tr i fásicos de Al to Rendimento 7

1.4.1. Apl icações 7 1.5. Motor Elétr ico Tr i fásico Motorfreio 7

1.5.1. Apl icações 7 1.6. Motor Elétr ico Tr i fásico de Dupla Velocidade - Dahlander 7

1.6.1. Apl icações 7 2. CHAVE DE PARTIDA 8

2.1. Chave de Faca 8 2.2. Chave de Part ida Direta dos Motores 9 2.3. Chave de Part ida Direta com Reversão do Sentido de Rotação 9 2.4. Limitações da Corrente de Part ida 10

2.4.1. Chave de Part ida Estrela-Tr iângulo 10 2.4.2. Part ida com Chave Sér ie-Paralelo 11

3. CIRCUITOS DE ALIMENTAÇÃO E CONTROLE 12 3.1. Circui to Pr incipal ou Circui to de Força 12 3.2. Circui to Auxi l iar ou Circui to de Comando 12

4. DISPOSITIVOS DE COMANDO 13 4.1. Contactores ou Contatores 13

4.1.1. Contactores Disjuntores 13 4.1.2. Contactores Inversores 13

4.2. Disjuntor 13 4.3. Tempor izadores 14 4.4. Relé de Sobrecarga 14

5. Especif icações para aquisição de Motores Elétr icos 14 5.1. Placa de identi f icação de um motor 14

6. TAREFAS 16 6.1. SIMBOLOGIA UTILIZADA 17 6.2. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES MONOFÁSICOS ATRAVÉS DE CHAVE MECÂNICA" 18

6.2.1. Mater ia l necessár io à real ização da tarefa: 18 6.2.2. Procedimentos: 18

6.3. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS ATRAVÉS DE CHAVE MECÂNICA". 20


6.4. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO ATRAVÉS DE CHAVE MECÂNICA". 22


6.5. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES MONOFÁSICOS A CONTACTOR". 23

6.5.1. Mater ia l necessár io à real ização da tarefa: 23 6.5.2. Procedimentos e funcionamento: 23

6.6. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS A CONTACTOR". 25 6.6.1. Mater ia l necessár io à real ização da tarefa: 25 6.6.2. Procedimentos: 25

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6.7. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS A CONTACTOR COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO". 27


6.8. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES MONOFÁSICOS A CONTACTOR COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO". 29


6.9. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORFREIO TRIFÁSICOS A CONTACTOR". 31


6.10. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE DUPLA VELOCIDADE – DAHLANDER - A CONTACTOR". 33


6.11. "PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO A CONTACTOR – COMANDO MANUAL". 35


6.12. "PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO A CONTACTOR – COMANDO TEMPORIZADO". 37


6.13. "PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO A CONTACTOR COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO – COMANDO TEMPORIZADO". 39


6.14. "PARTIDA SÉRIE-PARALELO DE UM MOTOR TRIFÁSICO A CONTATOR - COMANDO TEMPORIZADO" 41


7. "QUADRO SIMULADOR DE DEFEITOS" 43 7.1.1. Mater ia l necessár io à real ização da tarefa: 43 7.1.2. Procedimentos: 43

8. BIBLIOGRAFIA 46

4

INTRODUÇÃO

O objet ivo do guia é fornecer subsídios básicos, na área de comandos

elétr icos, aos alunos que pretendam adquir i r noções de contro le e de automação

de processos industr ia is, através da ut i l ização de Controladores Lógicos

Programáveis (CLP). Noções de controle e automação industr ia l é assunto de

outra discip l ina. Assim, ao f inal do curso, o a luno deverá ser capaz de atuar

como engenheiro projet ista e de manutenção, a lém de servi r como elemento de

l igação entre engenheiros e eletr ic istas do setor da produção industr ia l ; na área

eletrotécnica e contro le de componentes e/ou equipamentos eletroeletrônicos;

supervisão; coordenação e execução de serviços de manutenção de instalações

elétr icas industr ia is.

Comandos elétr icos são disposi t ivos que visam faci l i tar e automat izar o

contro le de máquinas elétr icas, bem como melhorar as condições de segurança

no manuseio de equipamentos e s istemas elétr icos. Normalmente a

automat ização vem acompanhada de aumento de produção e produt iv idade.

É importante sal ientar que este guia não pretende oferecer todas

condições e noções de máquinas elétr icas, de cálculo no dimensionamento de

dis juntores, re lés, contactores, etc. O aprofundamento no assunto deverá ser

fe i to nas discip l inas apropr iadas.

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1. MOTORES ELÉTRICOS

Os motores elétr icos são máquinas que recebem energia elétr ica da rede

caracter izada por tensão, corrente e fator de potência e fornecem energia

mecânica no seu eixo caracter izada pela rotação e pelo conjugado mecânico. No

laboratór io de Instalações Elétr icas serão ut i l izados motores de indução t ipo

gaiola.

1.1. Motores de indução tipo gaiola

Motores de indução t ipo gaiola são compostos basicamente de:

• Um estator , com enrolamento montado na carcaça do motor que vai

fornecer o campo girante do motor;

• Um rotor, com o enrolamento const i tuído por barras curto-ci rcui tadas, que

sob ação do campo girante i rá fornecer energia mecânica no eixo do

motor.

Quando o motor é energizado, e le funciona como um transformador com

o secundár io em curto-circui to, portanto, exige da rede elétr ica uma corrente

mui to maior que a nominal , podendo at ingir cerca de 7 vezes o valor da corrente

nominal . À medida que o campo girante “arrasta” o rotor, aumentando sua

velocidade a corrente vai d iminuindo até at ingir a corrente nominal , no tempo

que a rotação at inge seu valor nominal .

Quando o motor é l igado em vazio, e le adquire rapidamente sua

velocidade nominal , conseqüentemente sua corrente será reduzida rapidamente.

Nesta si tuação, o motor pode part i r com uma tensão bem abaixo da nominal

(50%, por exemplo). Assim, quando sua velocidade est iver próxima da nominal ,

e le poderá ser a l imentado com sua tensão nominal .

Em suas at iv idades normais ( industr ia is, at iv idades agrícolas, aparelhos

eletrodomést icos, etc) , o motor parte real izando t rabalho, is to é, em carga. Por

exemplo, em uma máquina de lavar roupa, o motor parte in ic iando a

movimentação das roupas e da água, isto é, e le parte com carga acoplada ao seu

eixo.

A part ida de um motor em carga é mais compl icada, em termos elétr icos.

Pois ao se tentar dar a part ida com 50% da tensão nominal , o motor pode

necessi tar de um tempo maior do que o recomendado ou não conseguir at ingir

sua rotação nominal . Caso isto aconteça, a probabi l idade do motor queimar é

bastante grande, devido à corrente ser excessivamente maior do que a nominal .

Is to pode acontecer porque o conjugado oferecido pelo motor no seu eixo será

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menor quando a tensão for menor, a potência mecânica disponível no eixo será

menor. A maior ia das vezes torna-se necessár io a l imentar o motor na part ida com

65%, 80% ou 100% da tensão nominal , e correntes correspondentemente

maiores.

No momento da part ida de um motor de al ta potência, haverá uma queda

de tensão nos al imentadores decorrente da circulação da al ta corrente de part ida

nos condutores. A queda de tensão, embora que momentânea, pode prejudicar

outros consumidores. Assim, as empresas fornecedoras de energia elétr ica (as

concessionár ias) exigem que haja uma l imi tação da corrente de part ida dos

motores, de acordo com as condições do seu sistema.

Para minimizar os inconvenientes da part ida com tensão plena, deve-se

reduzir a tensão de al imentação das bobinas do motor. Para tanto são usados:

• Resistores ou indutores em sér ie;

• Transformadores ou auto-t ransformadores;

• Chaves estre la- t r iângulo;

• Chaves sér ie-parale lo;

• Chaves compensadoras, etc.

Nos exper imentos da discip l ina Laboratór io de Instalações Elétr icas

serão ut i l izadas na redução da corrente de part ida de motores elétr icos, apenas

as chaves estre la- t r iângulos e sér ie-parale lo. As outras montagens real izadas no

laboratór io se referem à part ida di reta de motores monofásicos e t r i fásicos, a lém

de motores do t ipo f re io e de duas velocidades. A seguir serão apresentados de

forma breve os t ipos de motores ut i l izados nos exper imentos.

1.2. Motores Elétricos Monofásicos

1.2.1. Aplicações Os motores elétr icos foram desenvolvidos especialmente para ut i l ização

em rede monofásica, sat isfazendo as necessidades da diversi f icada das

apl icações nos setores rural , industr ia l e domést ico, ta is como: máquinas

agrícolas, bombas para adubação, bombas centr í fugas, t r i turadores,

compressores, vent i ladores, moinhos, e levadores, ta lhas, guinchos, correias

t ransportadoras, descarregadores de s i los, entre outros.

1.3. Motor Elétrico Monofásico de Capacitor Permanente

1.3.1. Aplicações Os motores elétr icos de capaci tor permanente foram projetados para

acionamento com redução de velocidade ou que requeiram baixo conjugado de

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part ida como: bombas industr ia is e residenciais, máquinas de lavar e secar,

equipamentos odontológicos e hospi ta lares, vent i ladores, exaustores,

sopradores, succionadores, cortadores de grama, etc.

1.4. Motores Elétricos Trifásicos de Alto Rendimento

1.4.1. Aplicações Os motores elétr icos t r i fásicos de al to rendimento foram projetados para

minimizar o consumo de energia, isto é, a re lação energia elétr ica energia

mecânica (potência no eixo) é maior. Eles são usados em compressores,

bombas, vent i ladores e exaustores, prensas, máquinas ferramentas, correias

t ransportadoras, pontes ro lantes, e levadores, laminadoras, máquinas

operatr izes, máquinas agrícolas, misturadores, t r i turadores, evaporadores,

indústr ia mecânica em geral , entre outros.

1.5. Motor Elétrico Trifásico Motorfreio

1.5.1. Aplicações Os motores elétr icos equipados com motorf re io foram desenvolv idos para

ut i l ização em equipamentos onde são necessár ias paradas rápidas por questão

de segurança, posic ionamento e economia de tempo, ta is como: máquinas-

ferramentas, máquinas gráf icas, bobinadeiras, t ransportadores, pontes rolantes,

máquinas de engarrafar e secar, entre outras.

1.6. Motor Elétrico Trifásico de Dupla Velocidade - Dahlander

1.6.1. Aplicações Os motores de dupla velocidade se dest inam às máquinas operatr izes,

pontes ro lantes, correias t ransportadoras, s istemas de vent i lação, misturadores,

centr í fugas, indústr ias naval e al imentíc ia, madeirei ra, s iderúrgica e indústr ias

mecânicas em geral .

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2. CHAVE DE PARTIDA

Chave de part ida é um disposi t ivo que dá condições à part ida do motor.

Sempre que possível , a part ida de um motor deverá ser fe i ta de forma direta, ou

seja, sem art i f íc ios para redução da corrente de part ida.

Por outro lado, quando a corrente de part ida do motor é elevada, podem

ocorrer a lguns t ranstornos, ta is como:

• Inter ferência no funcionamento de equipamentos instalados no mesmo

sistema, devido à queda de tensão excessiva.

• Necessidade de superdimensionar os sistemas de proteção, com

conseqüente aumento de custos.

• Por imposição da redução da corrente de part ida pela companhia

concessionár ia de energia elétr ica, de forma a l imi tar a queda de tensão

na rede.

Quando ta is fatos ocorrem, é necessár io recorrer a um sistema de part ida

indireta, de modo a reduzir o p ico de corrente na part ida.

2.1. Chave de Faca

A chave faca é um disposi t ivo de abertura em carga. É o disposi t ivo mais

simples que só é apl icável a motores de baixa potência. O arco elétr ico que

ocorre no fechamento e na abertura provoca o desgaste nos seus contatos. Estas

chaves não permitem o desl igamento automát ico por sobrecarga. Associadas a

fusíveis oferecem proteção contra curto-ci rcui to, mas não permitem o comando à

distância. Na Fig. 1 pode ser v isual izado um circui to de acionamento de um

motor com a ut i l ização de uma chave faca.

Figura 1 - Circuito de acionamento de um motor com a de uma chave faca.

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2.2. Chave de Partida Direta dos Motores

A chave de part ida di reta é um disposi t ivo que fornece condições ao

motor de part i r com a tensão nominal de serviço. Consiste em um sistema

simples e seguro, recomendado para motores de gaiola, como pode ser v isto na

Fig. 2. A part ida direta dos motores é normalmente real izada através de

contactores, sendo os motores supervis ionados por d isposi t ivos de proteção. Há,

no entanto, a lgumas l imi tações quanto às suas apl icações:

• Ocasiona queda de tensão da rede devido à al ta corrente de part ida ( Ip) .

No caso dos grandes motores a corrente de part ida é l imi tada por

imposição das concessionár ias de energia elétr ica;

• Pode ocasionar inter ferência em equipamentos instalados no s istema,

devido à elevada queda de tensão.

Neste texto, porém mais adiante, serão mostrados os outros t ipos de

part ida de motores, ut i l izados para os grandes motores com a f inal idade de

minimizar a corrente de part ida e seus efei tos.

Figura 2 - Circuito de part ida direta de um motor.

2.3. Chave de Partida Direta com Reversão do Sentido de Rotação

A chave de part ida com reversão de sent ido de rotação possibi l i ta a

reversão em plena marcha do sent ido de rotação de um motor t r i fásico, através

da inversão da seqüência fases. Esta chave é dotada de 2 contactores. O

pr imeiro contactor permite a l igação na seqüência ABC e o segundo permite a

l igação na seqüência CBA. Ë necessár io que os contactores tenham

inter t ravamento, Is to é, uma l igação só é plenamente real izada quando a outra

l igação fo i tota lmente desconectada.

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2.4. Limitações da Corrente de Partida

Os sistemas mais usuais para l imi tar a corrente de part ida de motores de

corrente al ternada são descr i tos a seguir.

2.4.1. Chave de Part ida Estrela-Triângulo As l igações de motores através de chaves estre la- t r iângulo são ut i l izadas

em alguns casos, quando o motor admite l igações em dois níveis de tensão. Elas

têm a f inal idade de reduzir a corrente de part ida, para motores de al ta potência,

que requerem naturalmente uma al ta corrente durante a part ida. O motor parte

com l igação estre la, sendo energizado com 3NV , até que sua velocidade se

aproxime da nominal , quando um operador ou um relé tempor izado pode mudar a

l igação de estrela para t r iângulo e desse modo, o motor passa a ser a l imentado

com sua tensão nominal . Para a real ização das conexões que permitam as

l igações estre la- t r iângulo é necessár io que os terminais da bobina sejam

acessíveis.

Na Fig. 3 podem ser v isual izadas as l igações das bobinas para as

l igações estre la e t r iângulo.

Figura 3 - Esquemas de l igação das bobinas do estator; a) l igação estrela, b) l igação tr iângulo.

Uma comutação prematura (velocidade do motor a inda baixa), ou uma

longa duração no processo de comutação, o que causa uma diminuição excessiva

da velocidade, leva a um pico de corrente elevado na comutação. Já uma

duração mui to curta no processo de comutação pode fazer surgi r uma corrente

de curto-ci rcui to, pois o arco vol ta ico decorrente da abertura da l igação pode

ainda não se encontrar tota lmente ext into.

O c i rcui to de força para o acionamento de um motor com a ut i l ização da

chave de part ida estre la- t r iângulo pode ser v isto na Fig. 4.

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Figura 4 - Circuito de força de chave de part ida estrela-tr iângulo.

2.4.2. Part ida com Chave Série-Paralelo As chaves de part ida sér ie-parale lo são ut i l izadas para redução corrente

de part ida de motores elétr ico, quando o motor admite l igações em quatro níveis

de tensão. Elas têm a f inal idade de reduzir a corrente de part ida, para motores

de al ta potência, que requerem naturalmente uma al ta corrente durante a part ida.

Para part ida com chave sér ie-parale lo é necessár io que o motor seja

energizado em duas tensões, onde a menor delas deverá ser igual à tensão da

rede ( tensão de serv iço) e a outra igual ao dobro daquela. No laboratór io

encontram-se motores com 4 possib i l idade de l igação em serviço

(220/380/440/760V), onde a tensão de 760V é ut i l izável apenas no instante da

part ida. No sistema aqui ut i l izado, as l igações referentes são usadas na tensão

de 760V para part ida e 380 V para a tensão de serv iço do motor. Para a tensão

de 380 V, uma l igação duplo Y deverá ser ut i l izada.

Na part ida sér ie-paralelo, o p ico de corrente é reduzido a 1/4 daquele

com part ida di reta. Deve-se ter em mente que com este t ipo de l igação, o

conjugado de part ida do motor também f ica reduzido a 1/4 e, portanto, a máquina

deve part i r prat icamente em vazio.

Na Fig. 5 podem ser v isual izados os esquemas de l igação das bobinas

para a chave de part ida sér ie-paralelo. Observe que na Fig. 5(a) as bobinas são

l igadas em sér ie, e que na Fig. 5(b) são l igadas duas bobinas em parale lo por

fase.

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Figura 5 - Esquemas de l igação das bobinas do estator; a) l igação série, b) l igação paralelo.

3. CIRCUITOS DE ALIMENTAÇÃO E CONTROLE

3.1. Circuito Principal ou Circuito de Força

Circui to Pr incipal ou Circui to de Força é responsável pelo fornecimento

da corrente necessár ia à operação dos equipamentos. No caso das montagens

no laboratór io, os equipamentos serão os motores. Os motores usados nas

montagens do Laboratór io de Instalações Elétr icas são de potência baixa, pois o

objet ivo de sua ut i l ização é meramente didát ico.

3.2. Circuito Auxiliar ou Circuito de Comando

O Circui to auxi l iar é ut i l izado para os acionamentos e desacionamentos

dos disposi t ivos de manobra t ipo: contactores, re lés, tempor izadores, etc. Além

disso, o ci rcui to auxi l iar é usado para f ins de t ravamento quando da ocorrência

de anormal idades no circui to de força e sinal ização.

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4. DISPOSITIVOS DE COMANDO

4.1. Contactores ou Contatores

Chama-se contactor a um interruptor comandado à distância por meio de

um eletroímã. Funciona como uma chave de operação eletromagnét ica que tem

uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer, conduzir e interromper

correntes em condições normais do ci rcui to, inclusive sobrecarga no

funcionamento.

Na Fig. 6 é mostrado, esquemat icamente, o inter ior de um contactor.

Figura 6 - Vista interior de um contactor. Os contactores podem ser Bi , Tr i ou Tetrapolares. Existem vár ios t ipos de

contactores. A seguir serão comentados alguns os t ipos de contactores.

4.1.1. Contactores Disjuntores Os contactores dis juntores integram vár ias funções básicas que

normalmente existem em vár ios blocos. As funções são, por exemplo, de

proteção contra curto-c i rcui tos ou sobrecarga através de um relé térmico e de

fusíveis.

4.1.2. Contactores Inversores Contactores Inversores possuem as mesmas caracter íst icas dos

contactores dis juntores e são usados para inverter o sent ido de rotação dos

motores t r i fás icos.

4.2. Disjuntor

O disjuntor é um aparelho dest inado a energizar e desenergizar um

circui to, tanto em condições normais como em condições anormais. Em

condições anormais, por exemplo, um curto-circui to, o d is juntor deve interromper

a corrente o mais rápido possível .

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4.3. Temporizadores

Os tempor izadores são disposi t ivos ut i l izados apenas em circui tos de

comando, e que tem como função energizar ou desenergizar determinado

componente, após um tempo pré-programado.

4.4. Relé de Sobrecarga

O relé de sobrecarga é um disposit ivo que monitora um outro

circuito, ou seja, ele verif ica a ocorrência de anormalidade no circuito

monitorado e aciona seus contatos, desenergizando o circuito de

força, se necessário. A função do relé de sobrecarga é proteger os

equipamentos instalados no circuito de força.

5. Especificações para aquisição de Motores Elétricos

Os motores elétr icos possuem algumas característ icas di ferentes, que

var iam segundo a apl icabi l idade do mesmo. Algumas caracter íst icas devem ser

consideradas quando se deseja adquir i r um motor e létr ico. Observe o quadro

abaixo, a lgumas destas característ icas: Caracter íst ica Especi f icação Modelo: Carcaça Polar idade:

2 pólos/3600rpm 4 pólos/1800 rpm 6 pólos/1200 rpm 8 pólos/900 rpm

Potência: CV, HP ou KW Tensão: Monofásicos: 110V, 220V ou 110/220V

Tr i fásicos: 220/380, 220/440, 380/660, 440, 440/760 ou 220/380/400/760V

Freqüência: 60 ou 50/60 Hz

5.1. Placa de identificação de um motor

A placa de ident i f icação dos motores é o elemento mais rápido que se

ut i l iza para se obter as informações pr incipais necessár ias à sua operação

adequada. A Figura 7 mostra como exemplo a placa de ident i f icação de um

motor.

Com exceção dos campos MOD (modelo) e Nº, os demais dados são

característ icas técnicas de fáci l ident i f icação. Tomando-se como exemplo a placa

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de ident i f icação mostrada na Figura 7, será mostrada as caracter íst icas mais

importantes para a ident i f icação e ut i l ização dos motores em nossas tarefas:

• CV ½ - Potência mecânica do motor em CV;

• Ip/ In – Relação entre as correntes de part ida e nominal ;

• Hz – Freqüência da tensão de operação do motor;

• Rpm – Velocidade do motor em freqüência nominal ;

• A – Corrente requer ida pelo motor em condições nominais de

funcionamento, e que depende do t ipo l igação;

• F.S. – Fator de serviço, quando F.S. é igual a 1,0 isto impl ica que o

motor pode disponibi l izar 100% de sua potencia mecânica;

• A úl t ima l inha mostra as l igações requer idas para tensão menor

( t r iângulo) e tensão maior (estre la) , ou seja, a l igação dos terminais do motor

depende do nível de tensão de al imentação do mesmo. Sendo que para as

nossas tarefas as l igações dos motores var iam segundo o nível de tensão do

mesmo.

Figura 7 - Placa de identif icação de um motor.

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6. TAREFAS

OBSERVAÇÕES IMPORTANTES PARA SUA SEGURANÇA NO

DESENVOLVIMENTO DE TODAS AS TAREFAS NO LABORATÓRIO:

• Leia o guia com toda atenção. Você irá trabalhar com instalações elétricas energizadas. Tome bastante cuidado para não sofrer choques elétricos, pois eles podem até matar. Antes de colocar a mão em partes metál icas dos condutores, cert i f ique-se que o circuito se encontra totalmente desenergizado. Retire o fusível do quadro quando for real izar qualquer manuseio na instalação. A ret irada do fusível evita uma energização indevida.

• Você irá trabalhar com tensão de 220 V e 380 V.

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6.1. SIMBOLOGIA UTILIZADA

Para faci l i tar a compreensão dos usuár ios deste guia será ut i l izada a

seguinte simbologia.

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6.2. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES MONOFÁSICOS ATRAVÉS DE CHAVE MECÂNICA"

6.2.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor monofásico (220 V) com 3, 4 ou 6 terminais;

• Elementos de proteção do ci rcui to ( fusíveis e dis juntores) ;

• 01 Chave mecânica bipolar ;

• 01 Mult ímetro ou vol t ímetro de teste e,

• Fios ou cabos.

6.2.2. Procedimentos: • Veri f ique com auxí l io do mul t ímetro (vol t ímetro) qual é o nível de tensão da

rede;

• Veri f ique a placa de dados do motor, nela devem estar cont idos todos os

parâmetros necessár ios ao funcionamento perfe i to do motor. Os parâmetros

devem ser seguidos a r igor;

• Veri f ique se o esquema de l igação da placa do motor confere com algum dos

esquemas de l igação apresentados em uma das Figuras 8(a), 8(b) ou 8(c) ,

observe que cada uma das Figuras 8(a) , 8(b) e 8(c) , refere-se a t ipos di ferentes

de motores monofásicos;

• Caso os esquemas de montagem da placa e do guia sejam iguais, faça as

l igações elétr icas adequadas, seguindo os esquemas de montagem apropr iados e

apresentados na Fig. 8(a) , 8(b) ou 8(c) ;

• Depois de concluídas as l igações elétr icas, coloque o motor para funcionar,

através do acionamento da manopla da chave mecânica bipolar, observe que ao

acionar a manopla, você estará energizando os terminais do motor e

conseqüentemente colocando-o em funcionamento;

• Desl igue o motor, através do acionamento da manopla da chave mecânica.

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Figura 8 – Esquemas de l igação para part ida direta de motores monofásicos com chave mecânica; a) motor com 3 terminais, b) motor com 4 terminais e

c) 6 terminais.

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6.3. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS ATRAVÉS DE CHAVE MECÂNICA".

6.3.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor t r i fásico (220/380 V) com 6 terminais;

• Elementos de proteção do c i rcui to ( fusíveis e dis juntores);

• 01 Chave mecânica t r ipolar ;


• Fios ou cabos.


rede;




• Veri f ique se o esquema de l igação da placa do motor confere com o esquema

de l igação apresentado na Figura 9(a);


l igações elétr icas adequadas, seguindo o esquema de montagem apropr iado e

apresentado na Fig. 9(a) ;


através do acionamento da manopla da chave mecânica t r ipolar, observe que ao




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Figura 9 – Esquemas de l igação para part ida direta de motores tr i fásicos com chave mecânica; a) sem reverão do sentido de rotação e b) com reverão

do sentido de rotação.

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6.4. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO ATRAVÉS DE CHAVE MECÂNICA".


• Elementos de proteção do c i rcui to ( fusíveis e dis juntores);

• 01 Chave mecânica t r ipolar com reversão de fases;


• F ios ou cabos.

6.4.2. Procedimentos: • Veri f ique com auxí l io do mul t ímetro (volt ímetro) qual é o nível de tensão da

rede;





de l igação apresentado na Figura 9(b);


l igações elétr icas adequadas, seguindo o esquema de montagem apropr iado e

apresentado na Fig. 9(b) ;


através do acionamento da manopla da chave mecânica t r ipolar, observe que ao




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6.5. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES MONOFÁSICOS A CONTACTOR".

6.5.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor monofásico (220 V) com 3, 4 ou 6 terminais;


• 01 Botoeira NA (Normalmente Aberto) ;

• 01 Botoeira NF (Normalmente Fechado);

• 01 Contactor t r ipolar 220 V (com um contato auxi l iar 1NA);

• 01 Relé térmico;


• Fios ou cabos.

6.5.2. Procedimentos e funcionamento: • Veri f ique com auxí l io do mul t ímetro (vol t ímetro) qual é o nível de tensão da

rede;




• Veri f ique se o esquema de l igação da placa do motor confere com algum dos

esquemas de l igação apresentados em uma das Figuras 10(a), 10(b) ou 10(c) ,

observe que cada uma das Figuras 10(a), 10(b) e 10(c) , referem-se a t ipos

di ferentes de motores monofásicos;



apresentados na Fig. 10(a), 10(b) ou 10(c) e 10(d);


através do acionamento da botoeira S1 apresentada na Fig. 10(d); observe que

neste arranjo o acionamento do motor não mais será a part i r de manoplas e sim

através de botoeiras, sendo uma botoeira para l igar (S1) e uma para desl igar

(S0) .

• A associação dos ci rcui tos de força e comando é fe i ta através dos esquemas

mostrados nas Figuras 10(a), 10(b) ou 10(c) e 10(d). Para ver i f icar o

funcionamento, tomemos como exemplo os circui tos das Figuras 10(a) e 10(d).

O contactor K1 está representado tanto no circui to de força, quanto no circui to de

comando. No ci rcui to de força o contactor tem a função de energizar ou

desenergizar o motor. Para a energização do motor, a bobina do contactor deve

permanecer energizada. A energização da bobina produz uma força

24

eletromecânica que é t raduzido no fechamento (conexão elétr ica) dos contatos

móvel e f ixo. O fechamento dos contatos permite a ci rculação de corrente para o

motor. O acionamento do contactor é fe i to através do ci rcui to de comando, em

que K1, na Figura 10(d), representa a bobina do contactor. Com o acionamento

os contatos abertos de K1, Figura 10(a), fecharão, inclusive o contato auxi l iar

K1(13;14).

• No instante que o contato auxi l iar K1(13;14) é fechado a corrente que

al imenta a bobina percorre dois caminhos, por S1 e por K1(13;14). Assim, quando

a botoeira S1 for sol tar e vol tar à posição aberta, a bobina do contactor K1 não

será desenergizada, pois a corrente c i rculará por K1(13;14). Este sistema é

conhecido como selo.

• Desl igue o motor, através do acionamento da botoeira S0(NF) e observe que

os ci rcui tos de comando e de força (motor) serão completamente

desenergizados.

Figura 10 - Esquemas de l igação do circuito de força para part ida direta a contactor; a) motor monofásico de 3 terminais, b) motor monofásico de 4 terminais, c) motor monofásico de 6 terminais e (d) circuito de comando

para todos esquemas de l igação.

25

6.6. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS A CONTACTOR".



• 01 Botoeira NA;

• 01 Botoeira NF;




• Fios ou cabos.


rede;




• Veri f ique se o esquema de l igação da placa do motor confere com esquema de

l igação apresentado na Figura 11(a);



apresentados na Fig. 11(a) e 11(b);


através do acionamento da botoeira S1 apresentada na Fig. 11(b); observe que o

funcionamento do ci rcui to de comando apresentado na Fig. 11(b) é idênt ico ao

apresentado na Fig. 11(b);



desenergizados.

26

Figura 11 - Esquemas de l igação para part ida direta a contactor, para motores tr i fásicos; a) circuito de força e b) circuito de comando.

27

6.7. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS A CONTACTOR COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO".

6.7.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor t r i fásico (220/380 V);


• 02 Botoeiras (com dois contatos 1NA+1NF);

• 01 Botoeira NF;

• 02 Contactores t r ipolar (com dois contatos auxi l iares 1NA+1NF);



• Fios ou cabos.


rede;

• Veri f ique a placa de dados do motor;


de l igação apresentado na Figura 12(a);



apresentados nas Fig. 12(a) e 12(b);


através do acionamento da botoeira S1 apresentada na Fig. 12(b), observe qual o

sent ido de rotação do eixo do motor;

• Inverta o sent ido de rotação do rotor acionando a botoeira S2 apresentada na

Fig. 12(b), observe que o sent ido de rotação do eixo do motor será invert ido,

caso isto não ocorra, ver i f ique as conexões real izadas, possivelmente contém

algum erro de conexão;

• Observe que ao acionar a botoeira S2, você estará desenergizando o contactor

K1 e energizando o contactor K2. Como a seqüência de fases dos contactores K1

e K2 são di ferentes, daí a razão da inversão do sent ido de rotação do eixo.



desenergizados.

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Figura 12 - Esquemas de l igação para part ida direta a contactor, para

motores tr i fásicos com reversão do sentido de rotação; a) circuito de força e b) circuito de comando.

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6.8. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES MONOFÁSICOS A CONTACTOR COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO".

6.8.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor monofásico (220 V) com 3 ou 6 terminais;



• 01 Botoeira NF;

• 02 Contactores t r ipolar, para o motor com 03 terminais ou 02 Contactores

tetrapolar para o motor com 6 terminais, ambos com dois contatos auxi l iares

1NA+1NF;



• Fios ou cabos.


rede;


• Veri f ique se o esquema de l igação da placa do motor confere com um dos

esquemas de l igação apresentados nas Fig. 13(a) ou 13(b);



apresentados nas Fig. 13(a) ou 13(b);


através do acionamento da botoeira S1 apresentada na Fig. 12(b), observe qual o

sent ido de rotação do eixo do motor;

• Inverta o sent ido de rotação do rotor acionando a botoeira S2 apresentada na

Fig. 12(b), observe que o sent ido de rotação do eixo do motor será invert ido,

caso isto não ocorra, ver i f ique as conexões real izadas, possivelmente contém

algum erro de conexão;

• Observe que ao acionar a botoeira S2, você estará desenergizando o contactor

K1 e energizando o contactor K2. Os contactores K1 e K2 real izam conexões

di ferentes um do outro, o que permite segundo as nas Figuras 13(a) ou 13(b),

que o sent ido de rotação do eixo seja invert ido. É importante notar que, para

motores monofásicos os esquemas de reversão, pode var iar segundo o modelo

do motor;

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• Desl igue o motor, através do acionamento da botoeira S0(NF).

Figura 13 - Esquemas de l igação para part ida direta a contactor, para motores monofásicos com reversão do sentido de rotação; a) circuito de força para motor com 3 terminais e b) circuito de força para motor com 6

terminais.

31

6.9. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORFREIO TRIFÁSICOS A CONTACTOR".

6.9.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motofre io t r i fásico (220/380 V) com 10 terminais (6 de força + 4 comando

de ret i f icação para a f renagem);


• 01 Botoeira NA;

• 01 Botoeira NF;

• 01 Contactor tetrapolar 220 V (com um contato auxi l iar 1NA);



• Fios ou cabos.


rede;



de l igação apresentado na Fig. 14(a);



apresentados nas Figs. 14(a) e 14(b);

• Depois de concluídas as l igações elétr icas, coloque o motor para funcionar na

menor velocidade, através do acionamento da botoeira S1 apresentada na Fig.

14(b), depois var ie a velocidade do eixo do motor através do acionamento da

botoeira S2 apresentada na Fig. 14(b);

• Desl igue o motor, através do acionamento da botoeira S0(NF). Observe que ao

acionar a botoeira S0, o e ixo do rotor será t ravado imediatamente, fazendo com

que o eixo pare bruscamente. O motor chama-se motofre io, devido à parada

brusca ou f renagem do eixo após o motor ser desenergizado, sendo o ci rcui to

e letroímã e ponte ret i f icadora responsável por esta parada brusca.

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Figura 14 - Esquemas de l igação para part ida direta a contactor, para

motorfreio tri fásico; a) circuito de força e b) circuito de comando.

33

6.10. "PARTIDA DIRETA PARA MOTORES TRIFÁSICOS DE DUPLA VELOCIDADE – DAHLANDER - A CONTACTOR".

6.10.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor t r i fásico de dupla velocidade (220/380 V) com 6 terminais;



• 01 Botoeira NF;

• 02 Contactores t r ipolar 220 V (com dois contatos auxi l iares 1NA+1NF);

• 01 Contactor t r ipolar 220 V;



• Fios ou cabos.


rede;



de l igação apresentada na Fig. 15(a);





através do acionamento da botoeira S1(NA) apresentada na Fig. 15(b);


34

Figura 15 - Esquemas de l igação para part ida direta a contactor, para motores tr i fásicos de duas velocidades; a) circuito de força e b) circuito de

comando.

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6.11. "PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO A CONTACTOR – COMANDO MANUAL".



• 01 Botoeira NA;

• 02 Botoeiras NF;

• 01 Contactor t r ipolar 220 V (com dois contatos auxi l iares 1NA+1NF);

• 01 Contactor t r ipolar 220 V (com um contato auxi l iar 1NF);




• Fios ou cabos.


rede;



de l igação apresentada na Fig. 16(a), observe que neste t ipo de l igação serão

necessár ios dois t ipos de conexões di ferentes entre as bobinas do estator, sendo

a l igação em estre la para a part ida, e a l igação em tr iângulo para o regime

normal de funcionamento do motor;

• Veri f ique cuidadosamente os esquemas de montagem da placa e do guia,

observando quais a conexões necessár ias para a l igação em estre la, e quais as

conexões para a l igação em tr iângulo. Caso os esquemas sejam iguais, faça as




através do acionamento da botoeira S1(NA) apresentada na Fig. 16(b), real izando

assim uma l igação em estrela;

• Após cerca de 05 segundos ( tempo que o rotor at inge uma velocidade próxima

da nominal) acione a botoeira S2(NA), real izando assim uma l igação em tr iângulo

e, observe que houve um pequeno aumento na rotação do rotor e,


36

Figura 16 - Esquemas de l igação para part ida estrela-tr iângulo a contactor, a) circuito de força e b) circuito de comando.

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6.12. "PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO A CONTACTOR – COMANDO TEMPORIZADO".



• 01 Botoeira NA;

• 01 Botoeira NF;

• 01 Relé tempor izado (com um contato auxi l iar 1NF);

• 01 Contactor t r ipolar 220 V (com dois contatos auxi l iares 1NA+1NF);





• Fios ou cabos.


rede;












• Ajuste o tempo de acionamento do re lé tempor izado para cerca de 05

segundos;

• Depois de concluídas as l igações elétr icas, coloque o motor para funcionar



• Após cerca de 05 segundos o tempor izado deverá real izar a l igação em

tr iângulo automat icamente, observe que o tempor izado está subst i tu indo a

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botoeira S2, que ser ia a botoeira responsável pela mudança de l igação de estre la

para t r iângulo;


Figura 17 - Esquemas de l igação para part ida estrela-tr iângulo temporizada a

contactor, a) circuito de força e b) circuito de comando.

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6.13. "PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO A CONTACTOR COM REVERSÃO DO SENTIDO DE ROTAÇÃO – COMANDO TEMPORIZADO".



• 02 Botoeiras NA;

• 01 Botoeira NF;

• 01 Relé tempor izado (com dois contatos auxi l iares 1NA+1NF);

• 02 Contactores t r ipolar 220 V (com três contatos auxi l iares 2NA+1NF);




• Fios ou cabos.


rede;













segundos;





da nominal) o tempor izado deverá real izar a l igação em tr iângulo

automat icamente, observe qual o sent ido de rotação do eixo;

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• Coloque o motor para funcionar em sent ido contrár io, através do acionamento

da botoeira S2(NA) apresentada na Fig. 18(b), real izando assim uma l igação em

estrela, e cerca de 05 segundos após, o tempor izado deverá real izar a l igação

em tr iângulo automat icamente, observe qual o sent ido de rotação do eixo, o

sent ido de rotação deve ser d i ferente do anter ior ;


Figura 18 - Esquemas de l igação para part ida estrela-tr iângulo temporizada a

contactor com reversão do sentido de rotação, a) circuito de força e b) circuito de comando.

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6.14. "PARTIDA SÉRIE-PARALELO DE UM MOTOR TRIFÁSICO A CONTATOR - COMANDO TEMPORIZADO"

6.14.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Motor Tr i fásico (220/380/440/760V)

• 01 Botoeira NF

• 01 Botoeira NA

• 01 Contactor t r ipolar 220 V (com dois contatos auxi l iares 1NA+1NF)

• 02 Contactor t r ipolar 220 V (com um contato auxi l iar 1NF)

• 01 Contactor t r ipolar 220 V (com um contato auxi l iar 1NA)

• 01 Relé térmico

• Fios ou cabos

• 01 Mult ímetro ou vol t ímetro de teste.


rede;





a l igação em estre la-sér ie para a part ida, e a l igação em estre la-parale lo para o

regime normal de funcionamento do motor;


observando quais a conexões necessár ias para a l igação em estre la-sér ie, e

quais as conexões para a l igação em estre la-parale lo. Caso os esquemas sejam

iguais, faça as l igações elétr icas adequadas, seguindo os esquemas de

montagem apropr iados e apresentados nas Figs. 19(a) e 19(b);


segundos;



assim uma l igação em estrela-sér ie;


da nominal) o tempor izado deverá real izar a l igação em estre la-parale lo

automat icamente;


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Figura 19 - Esquemas de l igação para part ida série paralelo – estrela temporizada a contactor, a) circuito de força e b) circuito de comando.

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7. "QUADRO SIMULADOR DE DEFEITOS"

7.1.1. Material necessário à real ização da tarefa: • 01 Quadro simulador de defei tos contendo um sistema completo composto por

t rês motores t r i fásicos. Serão ut i l izados os t ipos de l igações part ida di reta;

part ida di reta com reversão do sent ido de rotação e part ida estre la- t r iângulo com

reversão do sent ido de rotação.

7.1.2. Procedimentos: • Na Fig. 20, o projeto é mostrado com os t ipos de part ida de motores. Revise

em casa, os ci rcui tos de acionamentos dos motores apresentados no projeto do

quadro simulador de defei tos;

• Escreva no papel cada esquema de l igação e seqüência de acionamento dos

contactores;

• Sol ic i te do professor o teste de funcionamento dos motores elétr icos;

• Caso todos motores não estejam funcionando corretamente, sol ic i te do

professor o restabelecimento das condições de normais de uso;

• Sol ic i te do professor a desenergização completa dos motores e a colocação

de defei tos;

• Acione as botoeiras, procurando ident i f icar quais os possíveis defei tos;

• Antes manipular qualquer instrumento ou ferramenta pense nos t ipos de fa lhas

que possam ter conduzido ao defei to. Ref l i ta sobre os conhecimentos adquir idos

nas montagens anter iores. Com certeza você tem amplas condições de

solucionar os problemas ou cr iar uma lógica que conduza a solução.

• Ident i f ique os defei tos no circui to de comandos dos motores, sol ic i te do

professor a correção no ci rcui to no quadro de defei tos e o funcionamento dos

motores.

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Figura 20 - Circuitos de comando e de força uti l izados no quadro simulador de defeitos: a) part ida estrela-triângulo com reversão do sentido de rotação;

b) part ida direta com reversão do sentido de rotação; c) part ida direta do motor; d) circuito de força para part ida estrela-tr iângulo com reversão do

sentido de rotação; e) circuito de força para part ida direta com reversão do sentido de rotação e; f ) circuito de força para part ida direta do motor.

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8. BIBLIOGRAFIA

• Cardão, Celso, Instalações elétr icas, 5ª ed. , Imprensa Universi tár ia/UFMG,

Belo Hor izonte-MG, 1975.

• Creder, Hél io, Instalações elétr icas, 12ª ed. , Cient í f icos Edi tora, Rio de

Janeiro-RJ, 1991.

• Kehr, Manfred - Manual de comandos elétr icos - Reci fe-PE, SACTES (Serviço

Alemão de Cooperação Técnica e Social ) , 1993.

• Módulos instrucionais: Eletr ic ista instalador, 1ª ed. , SENAI, Rio de Janeiro-

RJ, 1980.

com an dos

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