comandos elÉtricos senai-mt

ÁREA TECNOLÓGICA: Eletroeletrônica

Identificação do MDI: Comandos Elétricos

2

VISÃO “Consolidar-se como o líder estadual em educação profissional e tecnológica e ser reconhecido como indutor da inovação e da transferência de tecnologias para a indústria brasileira, atuando com padrão internacional de excelência”. MISSÃO Promover a educação profissional e tecnológica, a inovação e a transferência de tecnologias industriais, contribuindo para elevar a competitividade da indústria brasileira. VALORES Transparência Iniciativa Satisfação ao Cliente Ética Alta Performance Valorização das Pessoas POLÍTICA DA QUALIDADE Satisfazer as necessidades dos clientes com produtos competitivos reconhecidos pelo

mercado. Intensificar ações de aperfeiçoamento e valorização de competências dos empregados. Assegurar o aprimoramento contínuo dos processos e serviços com padrões de

qualidade, para o alcance de resultados.

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

3

FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS NO ESTADO DE MATO GROSSO – FIEMT

Jandir José Milan

Presidente em Exercício

CONSELHO REGIONAL

Jandir José Milan

Presidente em Exercício

SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL

Gilberto Gomes de Figueiredo

Diretor Regional do Departamento Regional de Mato Grosso

Lélia Rocha Abadio Brun

Gerente de Educação e Tecnologia – GETEC

Silvânia Maria de Holanda

Coordenadora da Unidade de Desenvolvimento em Educação Inicial e Continuada -

UEDE

Eveline Pasqualin Souza

Coordenadora da Unidade de Desenvolvimento em Educação Técnica e Tecnológica -

UNETEC

4

© 2012 – SENAI/MT – Departamento Regional.

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o

prévio consentimento do editor.

EQUIPE TÉCNICA DE ORGANIZAÇÃO

Elizângela Farias de Oliveira

Luiza Maria Aparecida de Queiroz

SENAI - MT

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Av. Historiador Rubens de Mendonça, 4.301

Bairro Bosque da Saúde - CEP 78055-500 – Cuiabá/MT Tel.: (65) 3611-1500 - Fax: (65) 3611-1557

www.senaimt.com.br

S477e SENAI/MT Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Material Didático da Eletroeletrônica – Curso: Comandos Elétricos. Departamento Regional. Cuiabá - MT, 2012.

1. Dispositivos de Comando. 2. Dispositivos de Proteção. 3.

Dispositivos de Regulação. 4. Dispositivos de Sinalização. 5. Proteção contra curto-circuito. 6. Sensores. 7. Acionamentos. 8. Técnica de Frenagem de Motor. 9. Partida de Motor de Múltiplas Velocidades.

CDU 621.7

5

APRESENTAÇÃO

Caro(a) Estudante, É com prazer que apresentamos este material didático que foi desenvolvido para facilitar

seu aprendizado nos cursos de Educação Profissional do Serviço Nacional de

Aprendizagem Industrial – SENAI de Mato Grosso.

Este material tem o objetivo de atender as demandas industriais e satisfazer as

necessidades de pessoas que buscam atualização e conhecimentos através de cursos

profissionalizantes.

Os conteúdos formativos deste material foram concebidos para atender as Áreas

Tecnológicas de atuação do SENAI, alinhados aos Perfis Profissionais Nacionais elaborados

por Comitês Técnicos Setoriais do SENAI Departamento Nacional e com a Classificação

Brasileira de Ocupações – CBO.

Esperamos que este material didático desperte sua criatividade, estimule seu gosto pela

pesquisa, aumente suas habilidades e fortaleça suas atitudes. Requisitos fundamentais para

alcançar os resultados pretendidos em um determinado contexto profissional.

6

INFORMAÇÕES GERAIS

- Objetivo do Material Didático:

Visa proporcionar o desenvolvimento de capacidades referente à comandos elétricos, bem

como, capacidades sociais, organizativas e metodológicas, de acordo com a atuação do

profissional no mundo do trabalho.

- Área Tecnológica:

Eletroeletrônica

- Eixo Tecnológico:

Controle e processos industriais

7

ÍCONES DE ESTUDOS

Durante a leitura deste material você encontrará alguns ícones para chamar sua atenção

sobre um assunto destacado. Para contribuir com a eficácia destas reflexões,

recomendamos ao aluno que realize seus estudos e registre suas conclusões,

possibilitando sua auto-avaliação e reforço do aprendizado. Veja o significado dos ícones:

Prazo de entrega de tarefas ou exercícios propostos pelo professor

Proposição de trabalhos de pesquisa ou leitura de outros referenciais sobre o

tema.

Traz dicas importantes sobre um assunto

Indicação de site para pesquisa e maior aprofundamento sobre o tema

Questionário proposto pelo professor sobre um assunto ou tema

importante de ser trabalhado pelo estudante.

Resumo dos pontos importantes abordados no desenvolvimento de um tema.

Tarefas práticas propostas pelo professor a serem realizadas pelo estudante

visando consolidar o aprendizado de um determinado assunto.

8

SUMÁRIO

CAPITULO I ........................................................................................................................11

COMANDOS ELÉTRICOS .................................................................................... 11 Dispositivo elétrico........................................................................................................11 Dispositivo elétrico de manobra/comando ....................................................................11 Descrição dos dispositivos de manobra/comandos ......................................................12 Botões de comando......................................................................................................12 Botoeiras ......................................................................................................................13 Aplicação das botoeiras ...............................................................................................13 Código de cores dos botões de comando ....................................................................14 Características elétricas de botões de comando ..........................................................14 Elementos de contator ..................................................................................................16 Princípio de funcionamento de um contator .................................................................17 Contato principal...........................................................................................................17 Contato auxiliar ............................................................................................................18 Condições de serviço do contator ................................................................................18 Posição de funcionamento ...........................................................................................19 Identificação dos terminais dos contatores – norma 947-4 ..........................................19 Categorias de emprego de contatores – norma iec 947 ...............................................20 Terminais dos circuitos auxiliares e de contatores .......................................................20 Chave sem retenção ou impulso ..................................................................................21 Chave com retenção ou trava ......................................................................................21 Chave de contatos múltiplos com ou sem retenção .....................................................22 Chave seletora .............................................................................................................22 Chaves auxiliares tipo fim de curso de comando elétrico .............................................22 Partes que compõem achave fim de curso ..................................................................23

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ............................................................................ 27 Classe funcional dos fusíveis .......................................................................................28 Equipamento a ser protegido .......................................................................................28 Principais características do fusível ..............................................................................29 Fusível tipo diametral ...................................................................................................29 Fusível tipo nh ..............................................................................................................29 Conjunto fusível ............................................................................................................30 Base fusível ..................................................................................................................30 Punho para montagem ou substituição dos fusíveis ....................................................30 Disjuntores termomagnéticos .......................................................................................30 Funções desempenhadas pelos disjuntores ................................................................31 Principais caracteristicas dos disjuntoresnúmero de pólos ..........................................31 Quanto à tensão de operação ......................................................................................31 Disjuntor diferencial residual ........................................................................................31 Disjuntor motor .............................................................................................................32 Principais características ..............................................................................................32 Relé térmico ou bimetálico ...........................................................................................32 Terminais de relé de sobrecarga ..................................................................................33

DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO ......................................................................... 33 DISPOSITIVOS DE REGULAÇÃO .......................................................................... 34

CAPITULO II .......................................................................................................................36

PROTEÇÃO CONTRA CURTO-CIRCUITO ............................................................... 36

9

CAPITULO III ......................................................................................................................39

SENSORES ...................................................................................................... 39 Áreas de aplicação .......................................................................................................39 Sensores para aplicações industriais ...........................................................................39 Sensor de proximidade .................................................................................................40 Sensor indutivo .............................................................................................................40 Caracteríticas dos sensores .........................................................................................41 Distância nominal de comutação ..................................................................................41 Fixação do sensor ........................................................................................................42 Sensor capacitivo .........................................................................................................43 Circuito oscilador ..........................................................................................................44 Sensores ópticos ..........................................................................................................45 Sensores ultra-sônicos .................................................................................................46 Sensores de pressão ....................................................................................................47 Sensores de vazão .......................................................................................................47 Sensores industriais no controle de prodcessos ..........................................................47 Sensores de temperatura .............................................................................................48 Termistores ..................................................................................................................48 Termoresistenciais .......................................................................................................48 Pirômetros ....................................................................................................................49

CAPITULO IV ......................................................................................................................50

ACIONAMENTO ................................................................................................ 50 Método de partida direta ...............................................................................................50 Método de partida indireta ............................................................................................50 Métodos de partida direta de motores trifásicos ...........................................................51

PARTIDA DE MOTORES TRIFÁSICOS COM ROTOR TIPO GAIOLA DE ESQUILO ............ 51 Diagrama unifilar ..........................................................................................................51 Diagrama trifilar ............................................................................................................52 Diagrama de comando .................................................................................................52 Sistema de partida direta ..............................................................................................53 Fatores que impedem o uso da partida direta ..............................................................54 Motor trifásico tipo indução com rotor tipo gaiola de esquilo ........................................55 Partida direta sem reversão .........................................................................................56 Partida direta com reversão .........................................................................................56 Métodos de partida indireta de motores trifásicos ........................................................57 Motor de anéis ..............................................................................................................58 Partida estrela-triângulo sem reversão temporizada ....................................................58 Partida estrela-triângulocom reversão temporizada .....................................................59 Partida compensadora .................................................................................................60 Partida compensada sem reversão temporizada .........................................................61 Partida compensada com reversão temporizada .........................................................61 Chave de partida série-paralelo ...................................................................................62 Acionamento de motor de doze terminais para quatro tensões ...................................63

CAPITULO V .......................................................................................................................64

TÉCNICAS DE FRENAGEM DE MOTOR TRIFÁSICO .................................................. 64 Frenagem de motor trifásico por contracorrente ..........................................................64 Sequência operacional .................................................................................................64 Dispositivo de frenagem ...............................................................................................65

10

Funcionamento do relé .................................................................................................66 Frenagem eletromagnética ...........................................................................................66

CAPITULO VI ......................................................................................................................68

PARTIDA DE MOTOR DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES ............................................... 68 Motor de enrolamentos separados ...............................................................................68 Motor de dupla velocidade com enrolamentos separados, sem reversão ....................69 Motor de dupla velocidade com enrolamentos separados com reversão .....................69 Motor de duas velocidades tipo dahlander ...................................................................69 Constituição do motor ...................................................................................................70 Velocidades ..................................................................................................................71 Usos do motor dahlander .............................................................................................71

Referências .........................................................................................................................73

11

CAPITULO I

Este capítulo irá proporcionar conhecimentos técnicos sobre dispositivos elétricos que

subsidiará na realização de serviços operacionais de sistemas elétricos, utilizando

dispositivos de manobra, proteção, sinalização e regulação.

COMANDOS ELÉTRICOS

DISPOSITIVO ELÉTRICO

A instalação elétrica é composta por vários dispositivos elétricos que visam o uso seguro e

adequado da eletricidade reduzindo risco e perigos as pessoas, bem como, o desperdício

e danos as instalações elétricas.

Os dispositivos elétricos são componentes do sistema eletropneumático automatizado que

recebe os comandos do circuito elétrico de controle e acionam as máquinas elétricas

industriais. Podem ser classificados em:

DISPOSITIVO ELÉTRICO DE MANOBRA/COMANDO

Dispositivo de manobra chamado também de comando são elementos de comutação

destinados a permitir ou não a passagem de corrente elétrica entre um ou mais pontos de

um circuito.

Os tipos mais comuns de dispositivos de manobra / comando:

• Botoeiras ou Botão de Comando

• Contatores

• Relés

12

DESCRIÇÃO DOS DISPOSITIVOS DE MANOBRA/COMANDOS

BOTÕES DE COMANDO E BOTOEIRAS

São dispositivos destinados a comandar, no local ou à distância e de forma indireta, os

equipamentos de manobra e/ou de operação através de um acionamento de curta

duração.

A função desses dispositivos são automatizar circuitos indutivos e resistivos, por meio do

acionamento dos botões de comando elétrico torna-se possível a interrupção momentânea

e a ligação normal dos circuitos, bem como as interrupções de emergência e operações de

segurança nos comandos. Veja abaixo tipos de botoeiras e botões de comando.

Figura 1: Ilustração de botoeira e botões de comando. Disponível em: www.botoeiracomandodireto.com.

Consultado em: 06/10/2011

BOTÕES DE COMANDO

Normalmente os botões de comando são especificados em função das necessidades que

existem para cada situação. Freqüentemente os botões destinados a desligar o circuito de

comando são projetados somente com um único contato normalmente fechado.

Os botões de comando são classificados em: botão de comando de impulsão, botão de

comando de comutação e botão de comando duplo.

→→→→ BOTÃO DE COMANDO DE IMPULSÃO

São aqueles nos quais o acionamento é obtido através de pressão do dedo do operador no

cabeçote de comando dos botões.

A impulsão pode ser livre, sem retenção (quando o operador cessar a força externa, o

botão retorna à posição desligada, isto é, de repouso). Podendo ser com retenção –

13

quando pressionado, o botão se mantém na posição em que foi acionado, até novo

acionamento.

→→→→ BOTÃO DE COMANDO DE COMUTAÇÃO

Os botões de comando de comutação são aqueles nos quais o acionamento é obtido

através do giro de alavancas, knobs ou chaves tipo Yale.

Existe uma variedade muito grande de botões de comando elétrico. Cada fabricante adota

detalhes de acabamento próprio. O princípio de construção e as características técnicas,

porém, são padronizadas.

→→→→ BOTÃO DE COMANDO DUPLO

Constituído de duas teclas, executa as funções de liga-desliga para comando, em especial,

das chaves de partida direta instaladas em caixas ou painéis. Sua montagem é

simplificada, executada por anel de fixação.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

• Construída em material isolante termoplástico e de alta resistência mecânica.

• Com as funções liga-desliga, destina-se ao comando à distância, em especial,

de chaves de partida direta.

• Constituída de uma caixa com Botão de Comando Duplo liga-desliga.

BOTOEIRAS

É a denominação que se dá a um conjunto formado, geralmente, por dois ou mais botões

de comando elétrico. O comando destes motores é feito separadamente, através de botões

distintos, localizados em um mesmo invólucro.

APLICAÇÃO DAS BOTOEIRAS

• Comando de pontes rolantes.

• Talhas.

• Alarme contra incêndio e outras funções aplicações.

14

CÓDIGO DE CORES DOS BOTÕES DE COMANDO

Os botões de comando elétrico são fabricados segundo um código internacional de cores,

o que facilita a identificação do regime de funcionamento das máquinas que são

comandadas pelos mesmos.

Lembrando que os botões seguem padronização de cores que correspondem o status do

comando, veja na tabela 2:

Figura 2: Código de cores.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI - MT. Consultado em: 06/10/2011

COR PADRONIZADA REGIME DE FUNCIONAMENTO

BRANCO – BC

- Informação geral - Parada normal

VERMELHO - VM

- Parada de emergência - Perigo

VERDE - VD

- Acionamento - Início do ciclo de operação de

uma máquina - Segurança - Sem perigo

AMARELO - AM

- Atenção - Cuidado

AZUL - AZ

- Informações especiais

PRETO - PT

- Parada normal

Figura 3: Código de cores padronizadas. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI - MT.


CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DE BOTÕES DE COMANDO

As características elétricas dos botões vêm gravadas no corpo isolante ou no bloco de

contatos dos botões de comando elétrico, como demonstra figura.

15

Figura 4: Botões de comando.

Disponível em: www.andrieletrica.com.br/produto-262-kit_de_acionamento_input_com_3_botoes_de_comando. Consultado em: 06/10/2011

→→→→ CORRENTE NOMINAL DE BOTÕES DE COMANDO

Os botões de comando elétricos são fabricados para valores de corrente nominal

relativamente pequeno. Encontramos, no mercado, botões de 0,1A a 25A para valores de

corrente nominal; de 1A a 80A para valores de corrente de ruptura – corrente máxima de

interrupção sob condições anormais do circuito.

→→→→TENSÃO NOMINAL DE BOTÕES DE COMANDO

Existem no mercado, botões de comando elétrico próprios para a ligação dos circuitos de

comando de 24V, 48V, 110V, 220V, 380V, 500V e 550V como valores de tensão nominal.

Os botões de comando elétrico apresentam outra característica elétrica, que é a tensão de

teste. Essa tensão corresponde à resistência do isolamento do botão por um tempo

reduzido. A tensão de teste é cinco vezes maior que a tensão nominal.

Pesquise dados técnicos de cada botão de comando e descreva as

informações em formato de ficha técnica e faça um portfólio de estudo.

CONTATORES

É um dispositivo de manobra mecânica, eletromagneticamente, que acionado permite

comandar grandes intensidades de corrente, através de um circuito auxiliar de baixa

intensidade, veja um dos modelos de contator e seus componentes nas figuras abaixo.

16

Figura 5: Exemplo de contatores

Disponível em: www.geindustrial.com.br/download/catatalagos Consultado em: 06/10/2011

Os contatores são muito utilizados no comando de motores trifásicos das máquinas

industriais, por apresentarem uma série de vantagens em relação às chaves de

acionamento manual.

VANTAGENS DOS CONTATORES

• Comando à distância

• Elevado número de manobras

• Grande vida útil mecânica

• Pequeno espaço para montagem

• Garantia de contato imediato

• Tensão de operação de 85% à 110% da tensão nominal prevista para contator Tabela 1 - Vantagens dos contatores.

PARTES DO CONTATOR

Existe uma enorme variedade de modelos de contatores fornecidos por diversos

fabricantes, podendo, na realidade, ser agrupada em dois grandes blocos, dependendo da

sua finalidade dentro do circuito. Temos assim:

• Contato principal

• Contato auxiliar

ELEMENTOS DE CONTATOR

• Contato Principal

• Contato Auxiliar

• Sistema de Acionamento

• Carcaça

• Acessórios

17

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM CONTATOR

Pelo processo eletromagnético, o contator funciona através da energização da bobina. Um

núcleo magnético fixo é envolvido pela bobina, cuja função é criar um campo

eletromagnético com uma única finalidade, atrair o núcleo móvel.

Figura 6: Princípio de funcionamento de um contator.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI - MG. Consultado em: 06/10/2011

CONTATO PRINCIPAL

Estes contatores são dimensionados mecânica e eletricamente para suportarem a

intensidade de corrente requerida pela carga, com uma elevada freqüência de operações.

Além dos contatos do circuito de força (que servem para comandar a carga) os contatores

de potência ainda possuem contatos para circuito de comando. Os contatos de força são

chamados de contatos principais.

Quando o contator estiver em repouso, os contatos poderão estar abertos ou fechados. Os

contatos abertos são chamados de fechadores ou “NA”, abreviação de normalmente

aberto. Os contatos fechados são chamados de abridores ou “NF”, abreviatura de

normalmente fechado.

Figura 7: Contator de repouso.


18

→→→→ CONTATO NORMALMENTE ABERTO (NA): não há passagem de corrente elétrica na

posição de repouso, como pode ser observado o desenho gráfico A. Desta forma a carga

não estará acionada.

→→→→ CONTATO NORMALMENTE FECHADO (NF): há passagem de corrente elétrica na

posição de repouso, como pode ser observado o desenho gráfico B. Desta forma a carga

estará acionada.

Figura 8: Contatores abertos e fechados.


CONTATO AUXILIAR

São utilizados para aumentar o número de contatos auxiliares dos contatores de motores

para comandar contatores de elevado consumo na bobina, para evitar repique, para

sinalização.

Figura 9: Descrição de contatos auxiliares.

Disponível em: www.geindustrial.com.br/download/catalagos. Consultado em: 06/10/2011

CONDIÇÕES DE SERVIÇO DO CONTATOR

Os contatores são desenvolvidos para trabalharem em temperaturas extremas desde -

20ºC até +55ºC.

Figura 10: Temperatura de trabalho dos contatores.

Disponível em: www.geindustrial.com.br/download/catalagos.

Consultado em: 06/10/2011.

19

Em relação à altitude o contator está dimensionado para operar em elevadas altitudes.

Figura 11: Altitude de dimensionamento dos contatores.

Disponível em: www.geindustrial.com.br/download/catalagos. Consultado em: 06/10/2011

POSIÇÃO DE FUNCIONAMENTO

As aplicações de contatores são destinadas a várias posições de trabalho. Em

embarcações marítimas podem ocorrer situações de inclinação alterando a posição de

trabalho. Deve observar tais condições.

Figura 12: Posição de funcionamento do contator. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI - MG


IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS DOS CONTATORES – NORMA 947-4

As bobinas são identificadas de forma alfanumérica com A1 e A2. O circuito principal deve

ser identificado por números unitários e por um sistema alfanumérico.

Figura 13: Terminais de contatores.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – PE. Consultado em: 06/10/2011

20

CATEGORIAS DE EMPREGO DE CONTATORES – NORMA IEC 947

A categoria de emprego está relacionada com manobras de cargas com características

diversas.

TTIIPPOO DDEE CCOORRRREENNTTEE

CCAATTEEGGOORRIIAA AAPPLLIICCAAÇÇÕÕEESS

Corrente Alternada

AC 1

Manobras leves; Carga ôhmica ou pouco indutiva (aquecedores, lâmpadas incandescentes e fluorescentes compensadas).

AC 2

Manobras leves; comando de motores com anéis coletores (guinchos, bombas,compressores); Desligamento em regime.

AC 3

Serviço normal de manobras de motores com rotor gaiolo (bombas, ventiladores, compressores); Desligamento em regime.

AC 4

Manobras pesadas. Acionar motores com carga plena; Comando intermitente (pulsatório); Reversão a plena marcha e paradas por contra-corrente (pontes rolantes, tornos, etc.)

Tabela 2 - Categoria de contatores.

TERMINAIS DOS CIRCUITOS AUXILIARES E DE CONTATORES.

→ A unidade representa a função do contato.

→ A dezena representa a seqüência de numeração.

Figura 14: Terminais de contatores auxiliares.

Disponível em: www.contatoresecomandos.com.br. Consultado em: 06/10/2011

21

NÚMERO DE SEQUÊNCIA

→ Terminais pertencentes a um mesmo elemento de contato devem ser marcados

com o mesmo número de seqüência (por norma).

→ Todos os contatos de mesma função devem ter número de seqüência diferente.

Figura 15: Terminais de comando.


CHAVE SEM RETENÇÃO OU IMPULSO

É um dispositivo que só permanece acionado mediante aplicação de uma força externa.

Cessada a força, o dispositivo volta à situação anterior. Este tipo de chave pode ter,

construtivamente, contatos normalmente abertos (NA) ou normalmente fechados (NF).

Tabela 3 - Funcionamento das chaves.

CHAVE COM RETENÇÃO OU TRAVA

É um dispositivo que uma vez acionado, seu retorno à situação anterior acontece somente

através de um novo acionamento. Construtivamente pode ter contatos normalmente aberto

(NA) ou normalmente fechado (NF), conforme a figura abaixo.

Figura 16: Exemplo de chave de retenção.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP.


22

CHAVE DE CONTATOS MÚLTIPLOS COM OU SEM RETENÇÃO

Existem chaves com ou sem retenção de contatos múltiplos NA e NF. A figura 3 mostra

estes dois modelos.

Figura 17: Chaves de contatos múltiplos.


CHAVE SELETORA

É um dispositivo que possui duas ou mais posições podendo selecionar uma ou várias

funções em um determinado processo. Este tipo de chave apresenta um ponto de contato

comum (C) em relação aos demais contatos. A figura 4 apresenta dois tipos de chaves

seletoras.

Figura 18: Chaves seletoras.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MG. Consultado em: 06/10/2011

CHAVES AUXILIARES TIPO FIM DE CURSO DE COMANDO ELÉTRICO

As chaves auxiliares tipo fim de curso de comando elétrico são dispositivos de

acionamento retilíneo ou angular, com retorno automático ou por acionamento, destinados

a situações de comando, sinalização e segurança, em circuitos auxiliares de processos

automáticos, controlando movimento de máquinas e/ou equipamentos.

As situações de comando estão diretamente relacionadas à aceleração de movimentos,

determinação dos pontos de parada de um dispositivo de uma máquina e início de novo

movimento, produção de seqüência e controle de operações, inversão de curso ou de

sentido de rotação de partes móveis.

A sinalização diz respeito a alarmes visuais (bandeirolas, lâmpadas, etc.) e/ou audíveis

(cigarra, sirene, buzina, campainha, etc.). As situações de segurança são aquelas que se

caracterizam, basicamente, por paradas de emergência em curso máximo.

23

As chaves auxiliares tipo fim de curso de comando elétrico são projetadas em diferentes

modelos, a partir das situações a que irão atender e dos fins a que se destinam. Assim

sendo, você irá encontrá-las sendo utilizadas nas mais diversas aplicações, tais como:

• Onde há restrições de espaço e não exigência de um esforço de acionamento muito

importante;

• Máquinas operatrizes;

• Em transporte de carga e materiais, onde o meio ambiente e o tipo de operação

exigem um fim de curso estanque e de grande robustez;

• Em automatizações complexas, devido a sua grande versatilidade, permitindo mais

de trezentas combinações entre corpo;

• Cabeçote e componentes de ataque.

Figura 19: Chave fim de curso tipo rolete.

Disponível em: www.contatoresecomandos.com.br.


PARTES QUE COMPÕEM ACHAVE FIM DE CURSO

Independentemente do tipo e da finalidade a que irá atender a chave auxiliar tipo fim de

curso é composta de duas partes distintas: corpo e cabeçote.

CORPO

Também chamado blindagem, é o componente onde está fixado o cabeçote e no qual

estão alojados os contatos e os bornes. É fabricado de diferentes tipos de materiais:

termoplástico reforçado com fibra de vidro, zamak (liga de alumínio, magnésio e zinco) e

em alumínio fundido, de modo a oferecer elevada resistência mecânica, podendo trabalhar

em temperaturas variáveis entre -30ºC e +80ºC.

CABEÇOTE

É a parte que se movimenta e tem contato com o anteparo de parada. É conhecido por

Cames. Podendo ser através de rodízio escamoteável ou que se movimenta de forma

linear.

24

FIQUE POR DENTRO

Para a escolha das chaves, deve-se levar em consideração as especificações

de tensão nominal e corrente máxima suportável pelos contatos.

Identifique outros tipos de chaves que fazem parte do dispositivo elétrico de

comando e descreva a função de cada uma na realização de serviços

RELÉ

São dispositivos de segurança usados para o acionamento local ou à distância de cargas

de alta tensão e/ou alta corrente a partir de um circuito de pequena tensão.

Este dispositivo é formado basicamente por uma bobina e pelos seus conjuntos de

contatos. A figura abaixo mostra a estrutura física de um relé e seu símbolo elétrico.

Figura 20: Esquema Gráfico de funcionamento do Relé.

Disponível em: http://www2.mec.ua.pt. Consultado em: 06/10/2011.

25

OBJETIVOS DO RELÉ

Os relés têm os seguintes objetivos como dispositivos de comando:

• Proteger o sistema elétrico de potência

• Identificar defeitos

• Atuar disparando alarmes, sinalizações e abrindo disjuntores

• Vigiar diuturnamente o sistema elétrico

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO RELÉ

• Eletrônico

• Pneumático

• Eletromecânico

CARACTERÍSTICAS DO RELÉ

→→→→ RELÉ TEMPORIZADOR ELETRÔNICO

É um dispositivo elétrico que, através de um circuito eletrônico básico RC aciona, num

tempo predeterminado, uma bobina eletromagnética, que fará abrir e/ou fechar contatos

móveis temporizados. Tais circuitos, em alguns tipos de relés eletrônicos, são bastante

sofisticados devido à precisão de sua utilização. A figura abaixo mostra o esquema de

funcionamento do relé temporizador eletrônico.

Figura 21: Esquema gráfico do relé temporizador eletrônico.

Disponível em: http://www.eletronica-pt.com.. Consultado em: 06/10/2011.

26

A figura abaixo ilustra um dos modelos de relé de tempo eletrônico.

Figura 22: Modelo de relé temporizador eletrônico.

Disponível em: http://www.lohr.com.br.


→→→→ RELÉ DE TEMPO PNEUMÁTICO

É um dispositivo elétrico que, através de uma válvula temporizadora pneumática, aciona o

mecanismo que fará abrir e/ou fechar contatos móveis temporizados. Veja um dos modelos

de relé de tempo pneumático.

RELÉ DE ESTADO SÓLIDO

Muito conhecido no meio industrial como SSR (Sólid Estate Relays). Diferem dos relés

eletromecânicos pelo fato de não apresentar partes mecânicas móveis. O circuito de controle é

alimentado em Tensão Contínua.

Figura 23: Relé de estado sólido modelo TN0026.

Disponível em: http://www.tecnac.com.br. Consultado em: 06/10/2011.


• Totalmente eletrônico • Pode acionar cargas indutivas ou resistivas • Tensão de comutação de 24 á 380Vac • Capacidade de comutação de cargas com até 25ª • Sinalização de relé acionado. • Tensão de disparo de 5 a 30Vdc • Dimensões 50 x 44 x 35mm

27

→→→→ RELÉ TEMPORIZADOR ELETROMECÂNICO

É um dispositivo elétrico que, através de um motor, redutores e engrenagens, acionam num

tempo predeterminado, um mecanismo que fará abrir e/ou fechar contatos móveis

temporizados. Este tipo de temporizador apresenta algumas desvantagens em relação à

durabilidade. Os componentes eletromecânicos apresentam com o tempo, desgaste, podendo

reduzir a vida útil de tal elemento.

Procure as vantagens que os relés de estado sólido e os relés eletromecânicos

apresentam como dispositivos de comando

www.ebah.com.br/circuitos- eletricos

www.brasilescola.com.br/comandos-eletricos

DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

São elementos intercalados no circuito com o objetivo de interromper a passagem de

corrente elétrica sob condições anormais, como curtos-circuitos ou sobrecargas.

Os dispositivos elétricos de proteção podem ser divididos em quatro tipos:

• Interruptor de corrente de carga;

• Fusíveis;

• Disjuntores;

• Reles térmicos.

INTERRUPTOR DE CORRENTE DE CARGA

O interruptor de corrente de fuga é um dispositivo que faz o desligamento de qualquer

circuito que apresente uma corrente de fuga entre 15 a 30 mA. Isso garante a segurança

contra incêndios. Apesar de se ter a sensação de choque em caso de contato da fase ao

corpo humano, não há risco de vida,caso o circuito seja protegido por este dispositivo.

28

O interruptor de corrente de fuga possui um transformador de corrente, um disparador e

um mecanismo de liga-desliga. Ele funciona comparando uma corrente de entrada com

uma corrente de saída. Se a diferença estiver entre 15 a 30 mA, o disparador opera em

30s.

Figura 24: Esquema de um interruptor de corrente decarga.


Ele deve ser ligado de modo que todos os condutores do circuito, inclusive o neutro,

passem pelo interruptor. Isso permite a comparação entre as correntes de entrada e de

saída e o desligamento da alimentação do circuito em caso de fuga de corrente.

FUSÍVEL

Segundo normas DIN 57636 e VDE 0636, são componentes de circuito de alimentação de

cargas diversas, tendo como função principal a proteção dos equipamentos e fiação

(barramentos) contra curto-circuito, atuando também como limitadores das correntes de

curto-circuito. Geralmente são dimensionados 20% acima da corrente nominal do circuito.

Diante disso, nunca devemos substituí-lo por outro de maior corrente.

CLASSE FUNCIONAL DOS FUSÍVEIS

• G - Fusíveis de faixa completa

• A - Fusíveis de faixa parcial

EQUIPAMENTO A SER PROTEGIDO

• L-G - Cabos e linhas / proteção geral

• M - Equipamentos de manobra

• R - Semicondutores

• B - Instalações de minas

• Tr - Transformadores

29

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO FUSÍVEL

• Classe gL-gG - 500Vca;

• Elavada capacidade de ruptura

• Tipo D: 50kA;

• Tipo NH: 120kA

• Material cerâmico de alta qualidade.

FUSÍVEL TIPO DIAMETRAL

O fusível tipo “D” é um componente que pertence a um conjunto constituído dos seguintes

elementos:

Figura 25: Componentes de um fusível. Disponível em: http://www.eletronica-pt.com..


FUSÍVEL TIPO NH

Os fusíveis tipo NH, são próprios para proteger os circuitos, que em serviço, estão sujeitos

à sobrecargas de curta duração , como acontece por exemplo em partida direta de motores

trifásicos com rotor em curto.

As letras que definem o fusível NH correspondem a duas iniciais de palavras escritas em

alemão que significam:

• N – niederspannung (Baixa Tensão)

• H – hochleistung (alta capacidade de ruptura)

Figura 26: Fusivel tipo NH.

Disponível em: http://www.eletronica-pt.com. Consultado em: 06/10/2011.

30

CONJUNTO FUSÍVEL

O conjunto fusível compõe-se dos seguintes elementos: base (unipolar) e fusível.

BASE FUSÍVEL

Possui contatos especiais prateados, que garantem contato perfeito e alta durabilidade.

Uma vez retirado o fusível, a base constitui uma separação visível das fases, tornando

dispensável, em muitos casos, a utilização de um seccionador adicional.

PUNHO PARA MONTAGEM OU SUBSTITUIÇÃO DOS FUSÍVEIS

Destina-se à colocação ou retirada dos fusíveis NH de suas respectivas bases estando à

instalação sob tensão, porém sem carga.

FIQUE POR DENTRO

Os fusíveis são classificados em retardados e rápidos.

Os fusíveis de ação retardada são usados em circuitos nos quais a corrente de

partida é muitas vezes superior à corrente nominal. É o caso dos motores

elétricos e carga dispositiva.

Já os fusíveis de ação rápida são utilizados em cargas resistivas e na

proteção de componentes semicondutores, como o ciodo e o tristor em

conversores estáticos de potência.

DISJUNTORES TERMOMAGNÉTICOS

São dispositivos que garantem simultaneamente a proteção contra corrente de sobrecarga

e contra correntes de curto-circuito. Considerando uma instalação industrial o importante é

garantir as condições ideais de funcionamento do sistema sob quaisquer condições de

operação protegendo os equipamentos e a rede elétrica de acidentes provocados por

alteração da corrente.

31

FUNÇÕES DESEMPENHADAS PELOS DISJUNTORES

• Abertura e fechamento de circuitos (manobra)

• Proteção da fiação contra sobrecarga através do seu dispositivo térmico.

• Proteção da fiação contra uma condição indesejável que é o curto-circuito através

do seu dispositivo magnético.

PRINCIPAIS CARACTERISTICAS DOS DISJUNTORESNÚMERO DE PÓLOS

• Monopolares

• Bipolares

• Tripolares

QUANTO À TENSÃO DE OPERAÇÃO

Disjuntores de baixa tensão (até 1000 volts)

• Disjuntores abertos

• Disjuntores de média e alta tensão (acima de 1000 v)

VÁCUO

• Ar comprimido

• Pequeno volume de óleo

• SF6 (hexafluoreto de enxofre)

DADOS IMPORTANTES NO DIMENSIONAMENTO DE DISJUNTORES

• Corrente nominal (a)

• Tensão nominal (vac)

• Capacidade de interrupção

DISJUNTOR DIFERENCIAL RESIDUAL

São componentes de proteção que exercem múltiplas funções, pois além de realizarem

proteção dos condutores contra sobre correntes garantem a proteção das pessoas contra

choques elétricos e a proteção dos locais contra incêndios.

32

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

A interrupção da corrente de fuga baseia-se no princípio “vigiar” os circuitos contra as

correntes de fuga prejudiciais às instalações e às pessoas.

DISJUNTOR MOTOR

É um dispositivo que oferece proteção adequada em aplicações industriais onde se quer

um equipamento de considerável desempenho. Segue as orientações das normas IEC

947-2/VDE 0660 no que diz respeito a Manobras e Proteção de Motores.

Figura 27: Exemplo de disjuntor motor. Disponível em: http://www.eletronica-pt.com.



• Sensibilidade contra falta de fase e compensação de temperatura

• Admite montagem sobre trilho DIN de 35 mm ou fixação por parafusos para todas as

faixas de ajuste.

RELÉ TÉRMICO OU BIMETÁLICO

Relé térmico de sobrecarga é um dispositivo que protege os motores elétricos contra os

efeitos de sobrecarga, atuando pelo efeito térmico causado pela corrente elétrica.


• 2 contatos auxiliares : 1NA + 1NF;

• Compensação da temperatura ambiente entre -20ºC e +60ºC;

• Sensibilidade à falta de fase;

• Base para montagem individual

33

TERMINAIS DE RELÉ DE SOBRECARGA

Figura 29: Esquema de terminais de relé de sobrecarga.


DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO

Sinalização é a forma visual ou sonora de chamar a atenção do operador para uma

situação determinada em circuito, máquinas ou conjunto de máquinas. As informações

mais comuns fornecidas pelos dispositivos são: ligado, desligado, falha e emergência.

Deve-se ainda sinalizar o estado de cada elemento de trabalho e de cada sensor elétrico

do processo com finalidade de facilitar a localização de defeito numa eventual

manutenção.

A sinalização pode ser:

• Sonora

• Luminosa

A sinalização luminosa é a mais usada devido a simplicidade, eficiência e baixo custo.

Esses sinais são fornecidos por lâmpadas incandescentes ou LEDs, utilizadas na

sinalização visual de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. São empregados, geralmente,

em locais de boa visibilidade que facilitem a visualização do sinalizador.

Sinalização sonora são campainhas, sirenes, cigarras ou buzinas, empregados na

sinalização acústica de eventos ocorridos ou prestes a ocorrer. Ao contrário dos

indicadores luminosos, os sonoros são utilizados, principalmente, em locais de pouca

visibilidade onde um sinalizador luminoso seria pouco eficaz.

34

Figura 30: Exemplo de dispositivo de sinalização.

Disponível em: www.zazzle.com.br/sinais_bem_escolhidos. Consultado em: 06/10/2011.

DISPOSITIVOS DE REGULAÇÃO

São elementos destinados a regular o valor de variáveis de um processo automatizado,

tais como: velocidade, tempo, temperatura, pressão, vazão, etc.

Os tipos mais comuns são colocados a seguir.

REOSTATO

É um componente de resistência variável que serve para regular as correntes de

intensidade maior em sistemas elétricos (ex. controle de velocidade em motor CC).

Figura 31: Representação e forma de reostato. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MG.


POTENCIÔMETRO

Apresenta a mesma função que o reostato atuando com intensidade de corrente menor em

circuitos eletrônicos de comando e regulação.

TRANSFORMADOR

É um componente que permite adaptar o valor de uma tensão alternada. O transformador

básico é formado por duas bobinas isoladas eletricamente, enroladas em torno de um

núcleo de ferro silício.

35

Figura 32: Transformador e símbolos elétricos.


RELÉ DE TEMPO COM RETARDO NA LIGAÇÃO

Este relé comuta seus contatos após um determinado tempo, regulável em escala própria.

O início da temporização ocorre quando energizamos os terminais de alimentação do relé

de tempo. A figura 15 mostra um exemplo que explicita o seu funcionamento.

Figura 33: Funcionamento do relé de tempo com retardo na ligação.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MG.


RELÉ DE TEMPO COM RETARDO NO DESLIGAMENTO

Este relé mantém os contatos comutados por um determinado tempo, regulável em escala

própria, após a desenergização dos terminais de alimentação.

Figura 34: Funcionamento de um relé de tempo com retardo.


36

CAPITULO II

PROTEÇÃO CONTRA CURTO-CIRCUITO

Um curto-circuito pode ser definido como uma ligação acidental de condutores sob tensão.

A impedância desta ligação é praticamente desprezível, com a corrente atingindo um valor

muito maior que a corrente de operação. Tanto o equipamento quanto a instalação elétrica

poderão sofrer esforços térmicos e eletrodinâmicos excessivos.

Existem três tipos de curto-circuito:

• Trifásico entre os três condutores de fase,

• Monofásico entre dois condutores de fase

• E o curto-circuito.

A NBR 5410/97 prescreve que todo circuito, incluindo circuito terminal de motor, deve ser

protegido por dispositivos que interrompam a corrente, quando pelo menos um dos

condutores for percorrido por uma corrente de curso-circuito. A interrupção deve ocorrer

num tempo suficiente curto para evitar a deterioração dos condutores. Esta interrupção

deve-se darpor dispositivo de seccionamento automático.

A norma aceita a utilização de fusíveis ou disjuntores para proteção específica contra

curtos-circuitos. Os dispositivos fusíveis podem ser do tiop gG, gM ou aM. Para aplicações

normais exigem-se fusíveis tipo g, subtendendo os tipos gG e gM. Os dispositivos gG

podem garantir proteção simultânea contra curto-circuito e sobrecarga. Por isso, são

considerados de uso geral.

Os dispositivos gM oferecem proteção apenas contra curto-circuito, sendo mais indicados

para proteção de circuitos de motores. Dadas as peculiaridades de partida do motor,

especialmente em altas correntes de partida, os dispositivos fusíveis gG ou gM são

aplicados exclusivamente na proteção contra curto-circuito, dando-se preferência aos

fusíveis gM.

As formas construtivas mais comuns dos fusíveis aplicados nos circuitos de motores são

os tipos D e NH. O fusível tipo D é recomendado para o uso residencial e industrial, uma

vez que possui proteção contra contatos acidentais, podendo ser manuseado por pessoal

não qualificado.

37

O fusível tipo NH deve ser manuseado por pessoas qualificadas, sendo recomendados

para ambientes industriais e similares. Os fusíveis gG e gM são caracterizados por uma

corrente nominal, ou seja, a corrente que pode circular pelo fusível por um tempo

indeterminado sem que haja interrupção, pela tensão máxima de operação e pela

capacidade de interrupção.

A capacidade de interrupção é a máxima corrente para o qual o fusível pode garantir a

interrupção; geralmente a unidade utilizada é o kA (quiloampère). A capacidade de

interrupção deve ser no mínimo igual à corrente de curto-circuito presumida no ponto da

instalação.

Os fusíveis apresentam curvas característicasinterrupção; geralmente a unidade utilizada é

o kA (quiloampère). A capacidade de interrupção deve ser no mínimo igual à corrente de

curto-circuito presumida no ponto da instalação.

Os fusíveis apresentam curvas características do tempo máximo de atuação em função da

corrente.

Para uma corrente I > In o fusível seguramente promoverá a interrupção do circuito após

um tempo t.

Existem fusíveis tipo D para as seguintes correntes nominais: 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35, 50

e 63A.

O fusível tipo NH é produzido para as seguintes correntes nominais: 10, 16,20, 25, 35, 50,

63, 100, 125, 160, 200, 224, 250, 300, 315, 355, 400, 500 e 630 A.

A NBR 5410/97 recomenda a proteção de circuitos terminais de motores por fusíveis com

capacidade nominal dada por:

In = IRB.K

Em que IRB é a corrente de rotor bloqueado do motor e K é dado pela tabela a seguir.

Quando o valor obtido não corresponder a um valor padronizado, pode ser utilizado

dispositivo fusível de corrente nominal imediatamente superior.

38

Observe a tabela que se segue.

Tabela 3 – Padronização dos valores.

Pesquise outras recomendações da ABNT contra curto-circuito que não foram

abordadas neste capítulo. www.abnt.gov.br

39

CAPITULO III

SENSORES

O sensor é um dispositivo de entrada que converte um sinal de qualquer espécie em outro

sinal.

ÁREAS DE APLICAÇÃO

Os sensores são utilizados em diversas áreas:

• Automação industrial: identificação de peças, medição, verificação de posição, etc.

• Automação comercial: leitura de código de barras, leitura de tarja magnética,

identificação de impressão digital, etc.

• Automação veicular: Sensores de composição de gases do escapamento,

sensores de temperatura, sensores de velocidade, sensores de pressão

atmosférica, etc.

• Automação residencial (doméstica). Sistemas de alarmes, sensores para controle

da temperatura ambiente, sensores para controle de luminosidade, sensores de

vazamento de gás, sensores de presença para acendimento automático de luz ou

sistema de segurança, etc.

SENSORES PARA APLICAÇÕES INDUSTRIAIS

Normalmente numa planta industrial automatizada os elementos que informam as

condições do processo são os Sensores. Devido à grande variedade de elementos

aplicados nos processos industriais, iremos focar os mais aplicados.

Apresentando de forma sucinta os tipos que operam diretamente no controle de máquinas

e também aqueles que operam no controle de processo. O profissional em eletricidade

industrial convive com uma variedade de equipamentos industriais de processo.

40

SENSOR DE PROXIMIDADE

É um dispositivo que comuta um circuito elétrico ou envia informações para um

controlador, mediante a aproximação de um corpo, frente à sua face sensível. É parecido

com a chave de fim de curso, mas com a vantagem de não possuir nem contatos e nem

atuadores mecânicos.

Tipos de Sensores de Proximidade:

• Sensor Indutivo

• Sensor Capacitivo

• Sensor Óptico

SENSOR INDUTIVO

São elementos ativos capazes de efetuar um chaveamento elétrico sem que seja preciso

algum corpo metálico tocá-lo fisicamente.

O elemento principal de um sensor indutivo é um oscilador de rádio freqüência. Esta

oscilação é modificada quando se introduz um objeto metálico no campo magnético da

bobina, retornando ao normal quando se retira o objeto de sua frente.


Com a aproximação de peças metálicas, ocorre uma variação na tensão gerada por um

circuito oscilador.

Figura 35: Princípio de Funcionamento de um sensor. Disponível em: www.automatizesensores.com.br..


Um circuito comparador monitora esta tensão e envia um sinal para o transistor, caso

ocorra uma variação na face do sensor.

41

APLICAÇÕES GERAIS DOS SENSORES INDUTIVOS

Figura 36: Aplicações gerais.

Disponível em: www.automatizesensores.com.br.. Consultado em: 06/10/2011

CARACTERÍTICAS DOS SENSORES

Superfície Ativa: É aquela por onde sai o campo eletromagnético de alta freqüência nos

sensores.

Figura 37: Características dos sensores.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP. Consultado em: 06/10/2011

DISTÂNCIA NOMINAL DE COMUTAÇÃO

É a distancia entre a face do sensor e o metal ativador no momento em que ocorre o

chaveamento.

Figura 38: Distância de comutação. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP.


42

FIXAÇÃO DO SENSOR

O sensor deverá ser fixado em estrutura que não apresente vibração, objetivando manter o

equipamento sempre em bom estado de operação.

Figura 39: Fixação do sensor.


APLICAÇÕES

Os sensores de proximidade são aplicados largamente em todos os lugares onde as

condições de trabalho são extremas, tais como;

• Óleos

• Lubrificantes

• Óleos solúveis

• Óleo de corte

• Vibrações, onde são exigidos altos níveis de vedação e robustez.

São também aplicados em outros processos industriais, tais como:

• Máquinas Operatrizes

• Injetoras de plásticos

• Máquinas Têxteis

• Máquinas de embalagens

• Linhas transportadoras

• Indústria automobilística

• Indústria de vidros

• Indústria de medicamentos, etc.

• E para soluções de problemas de automatização em geral.

43

VANTAGENS

Existem muitas vantagens, porém as principais são:

• Acionamento sem contato físico

• Chaveamento eletrônico totalmente em estado sólido

• Alta durabilidade

• Manutenção praticamente inexistente

• Possui alta velocidade de comutação.

Figura 40: Sensor indutivo – aplicações em objetos em ambientes de baixa temperatura. Disponível em:

http://www.automatizesensores.com.br. Consulta em: 05/10/2011

SENSOR CAPACITIVO

São equipamentos eletrônicos destinados a detectar aproximação de materiais orgânicos,

plásticos, pós, líquidos, madeiras, papéis, metais, etc.

Figura 41: Sensor capacitivo.



Baseia-se na geração de um campo elétrico, desenvolvido por um oscilador controlado

por capacitor.

Figura 42: Princípio de Funcionamento de um sensor capacitivo.


44

O Capacitor é um componente capaz de armazenar cargas elétricas. Ele é composto de

duas placas, separadas por um dielétrico.

A Capacitância está em função da distancia entre as duas placas e também em função do

dielétrico.

CIRCUITO OSCILADOR

Trata-se de um oscilador de alta freqüência onde o elemento sensível é um capacitor, que

através de uma placa sensora, detecta a aproximação de um material, alterando a

capacitância. Ocasionando, portanto, uma mudança de freqüência no oscilador. Sendo que

um circuito detector transforma esta variação em nível de tensão e chaveamento.

APLICAÇÕES

• Controle de nível de Silos, objetos granulados, pó etc.

Figura 43: Princípio de funcionamento do sensor de nível.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT. Consultado em: 06/10/2011.

• Controle de Nível em Líquidos.

Figura 44: Princípio de funcionamento do sensor de nivelem líquidos.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT. Consultado em: 06/10/2011

VANTAGENS

Ritmo elevado de operações

A vida útil não depende do número de manobras

45

Não se movimenta nem sofre vibração.

SENSORES ÓPTICOS

Manipulam a luz de forma a detectar presença de objetos. Os sensores ópticos são

fabricados com a função de emitir e receber a irradiação de luz infravermelha modulada

com a função de alterar seu estado de saída inicial.

É formado por um emissor de luz e por um receptor de luz. Pode-se considerar também a

luz infravermelha (invisível aos nossos olhos).

Figura 45: Princípio de funcionamento de sensor óptico.


O emissor de luz do sensor óptico pode ser um LED (Diodo Emissor de Luz) ou lâmpada.

O receptor de luz é um componente foto-sensível; como os fotodiodos ou

fototransistores ou até mesmo o LDR, vai depender da velocidade de resposta que se

pretende no processo.


Seu funcionamento é baseado na emissão e recepção de luz infravermelha invisível ao

olho humano (em alguns casos a luz é visível para facilitar sua aplicação) que pode ser

interrompida ou refletida pelo acionador.

São compostos de dois sistemas básicos: um diodo emissor de luz infravermelha e um

fototransistor, receptor de luz infravermelha, onde operam com freqüência de emissão e

recepção modulada, sem que haja interferência externa de outros tipos de fontes de luz.

Os sensores ópticos são classificados em três tipos:

• Por difusão

• Por Reflexão

EMISSOR

RECEPTOR

46

• Por Barreira

Pesquise como funcionam os sensores ópticos por difusão, reflexão e

barreira e onde são aplicados

SENSORES ULTRA-SÔNICOS

Os sensores de proximidade ultra-sônicos podem ser usados como dispositivos de

detecção sem contato em muitas áreas da automação.

Permitem detectar de forma precisa, flexível e confiável objetos de materiais,

formas, cores e texturas diversos.

As possibilidades de aplicação são diversas como:

• Detecção de nível e altura

• Medida de separação

• Medida de diâmetro em bobinas

• Contagem de objetos Materiais transparentes, independentes de cor e presentes em

ambientes sujos ou com vapores, podendo até mesmo estar em estado líquido,

pode ser detectado com total segurança.

FUNCIONAMENTO

Seu principio de funcionamento está baseado na emissão de ondas sonoras de alta

freqüência e na medição de tempo levado para recepção do eco produzido quando esta

onda se choca com um objeto capaz de emitir som.

Eles emitem pulsos ultra-sônicos ciclicamente. Quando um objeto reflete estes pulsos, o

eco resultante é recebido e convertido em um sinal elétrico.

Figura 46: Funcionamento do sensor ultra-sônico. Disponível em: www.automatizesensores.com.br..


47

SENSORES DE PRESSÃO

São estruturas mecânicas planejadas para receber esforços e deformar-se dentro do

regime elástico para o qual foram projetados. Aplicações em balanças eletrônicas.

Figura 47: Modelos diversificados de células de carga.


SENSORES DE VAZÃO

Nas instalações industriais sempre estão presentes os processos onde se necessita medir

vazão, quer seja vazão de líquidos ou quer seja vazão de gás. O profissional em

eletricidade que pertence a uma equipe de manutenção constantemente se encontra à

frente de situações onde um defeito de continuidade ocorre em um determinado elemento

de sensoriamento: quer seja de nível quer seja de pressão ou ainda de vazão.

Não importando o princípio de funcionamento do sensor o que interessa é que todos são

alimentados por energia elétrica e aí situa-se a condição de que o profissional tenha

informações básicas sobre tais elementos.

A medição de vazão pode ser vista de um modo geral em várias situações:

• Acompanhar e controlar a proporção dos materiais introduzidos em determinado

processo industrial.

• Determinar e controlar a quantidade de produtos elaborados no processo que em

suas fases intermediárias quer em suas fases finais.

• Determinar e controlar quantidades por razões de ordem econômicas seja referente

a serviços utilidades ou compra e venda de produtos.

SENSORES INDUSTRIAIS NO CONTROLE DE PRODCESSOS

Em processos industriais são freqüentes as chamadas para verificação de defeitos em

sistemas de sensoriamento. Em uma planta industrial é muito extensa a quantidade de

elementos sensores que monitoram grandezas físicas diferentes. Dando continuidade ao

48

tema, a seguir serão apresentados de forma sucinta alguns tipos de sensores aplicados no

Controle de Processo

SENSORES DE TEMPERATURA

A temperatura é uma grandeza física constante na maioria dos processos industriais.

Principalmente onde existem caldeiras ou processos de fabricação de embalagens de

plásticos.

TERMISTORES

São resistores termicamente sensíveis. São semicondutores eletrônicos cuja resistência

elétrica varia com a temperatura e apresentam coeficiente de temperatura positivo ou

negativo.

Figura 48: Modelos de termistores.

Disponível em: www.automatizesensores.com.br..


APLICAÇÕES TÍPICAS DOS TERMISTORES

Química: calorimetria - regulação de nível de líquidos e medição de condutividade

de gases.

Física: medição de vácuo; medição de vazão de gases e líquidos.

Medicina: termômetros digitais

Regulação de temperaturas: congelador; máquinas de lavar; forno elétrico sistema

de aquecimento e sistema de ar-condicionado.

Veículos: medição de temperatura de água e óleo; monitoração de gases de

exaustão (Sonda Lambda).

TERMORESISTENCIAIS

São as mais aplicadas industrialmente devido a sua estabilidade e precisão. As mais

conhecidas e difundidas são conhecidas por PT-100. Tendo como principal característica a

49

resistência ôhmica de 100Ω a temperatura de 0º Celsius. Convencionou-se chamá-la de

PT-110 devido ao que foi comentado anteriormente e sua faixa de trabalho varia de - 200 a

650ºC.

Figura 49: Modelos de termoresistencias.


PIRÔMETROS

O Pirômetro é um tipo de sensor que utiliza da radiação de um corpo para a medida da

temperatura sem haver o contato entre o sensor e o corpo sob análise.

Figura 50: Modelo e diagrama de um pirômetro.


50

CAPITULO IV

ACIONAMENTO

Quando se trata de acionamento de Motores Elétricos, vem logo uma preocupação. O

método de partida será Direto ou Indireto?

MÉTODO DE PARTIDA DIRETA

O método de partida direta apresenta muitos inconvenientes, um dos quais está

relacionado com o pico de corrente solicitado pelo motor ao entrar em funcionamento.

Existem vários tipos de partidas diretas:

Figura 51: Diagramas de partidas diretas. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT.


MÉTODO DE PARTIDA INDIRETA

Com o objetivo de reduzir o pico de corrente e causar transtorno numa instalação

industrial, aplica-se o método de partida indireta. Esta aplicação atende as exigências da

concessionária de energia, reduzindo o pico de corrente, impedindo que ultrapasse o pico

de demanda, mas ainda está muito distante de atender um sistema de partida que possa

se adaptar as reais necessidades para cada aplicação.

Partida Partida

Direta Partida Direta/Duas

51

Alguns métodos convencionais:

Figura 52: Diagrama de partida indireta.


MÉTODOS DE PARTIDA DIRETA DE MOTORES TRIFÁSICOS

PARTIDA DE MOTORES TRIFÁSICOS COM ROTOR TIPO GAIOLA DE ESQUILO

Sempre que possível a partida de um motor trifásico de gaiola deve ser direta isto é a

plena tensão nos terminais por meio de um dispositivo de controle geralmente um contator.

Existem conjuntos pré-montados para a partida de motores que reúnem no mesmo

invólucro:

• Dispositivo de controle

• Dispositivo de proteção contra sobrecarga (relé bimetálico disjuntor proteção contra

curto-circuito para proteção do circuito terminal de força (fusíveis).

Representação de circuitos de acionamento de motores trifásicos.

• Diagrama Unifilar

• Diagrama Trifilar ou de força

• Diagrama de Comando

DIAGRAMA UNIFILAR

Chave Estrela - Chave

Chave Triângulo/Série-

52

A representação unifilar destina-se a facilitar a concepção da forma de acionamento.

Sempre que um profissional desenvolver um tipo de acionamento deverá iniciar-se pela

representação unifilar.

DIAGRAMA TRIFILAR

Figura 53: Diagramas unifilar e trifilar.


DIAGRAMA DE COMANDO

O circuito sob análise representa um método de partida direta onde o motor é acionado por um contator e protegido por fusível e relé bimetálico. Ao analisar a seqüência de operações verifica-se que fica mais simples a interpretação.

K

M O circuito em representação trifilar tem como principal objetivo facilitar a interpretação do funcionamento e também da execução da montagem.

O circuito Trifilar acima possui os seguintes componentes: Alimentação da rede trifásica Conjunto fusível (f1, f2 e f3) Elemento de acionamento (Contator) Proteção térmica (relé bimetálico de sobrecarga -

FT1).

53

Após analisarmos o diagrama Unifilar e em seguida o diagrama Trifilar. Verificamos que

ambos permitem uma interpretação favorável à execução da instalação da chave. Em se

tratando da interpretação da forma como o motor será acionado a lógica de acionamento

está relacionada com o interesse em partir o motor conforme a intenção do usuário ou até

mesmo as condições do sistema de acionamento.

As formas de acionamento são variáveis, tem certos casos em que existem vários botões

de desliga às vezes vários botões de liga. O intertravamento entre botões o

intertravamento entre contatores e temporizações, em fim são inúmeras as possibilidades

de acionamentos.

Para facilitar tal aplicação lança-se mão do Diagrama de Comando. O circuito proposto

abaixo se refere a uma partida direta de motor tipo indução. Pode-se considerar um

processo simples e com fácil interpretação das funções dos componentes.

Figura 54: Diagrama de partida indireta. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos. SENAI DN / SENAI – MT. Consultado em: 06/10/2011

SISTEMA DE PARTIDA DIRETA

Quando se alimenta um motor elétrico em um sistema de energia elétrica, a corrente

absorvida da rede pelo motor, varia de 3 a 7 vezes o valor da corrente nominal a plena

Proteção Fusível do circuito de Comando

Proteção Térmica Bimetálica

Botão Desliga

Botão Liga

Contato de Selo - NA

Sinalização -Motor

Ligado

Bobina de Contator

54

carga. Entretanto, desde que o sistema suporte este pico de corrente na partida, sempre a

melhor alternativa do ponto de vista intrínseco do motor é utilizar a partida à plena tensão.

Deve-se lembrar que à medida que o motor vai vencendo a inércia (resistência da carga) e

aumentando a rotação, a corrente vai diminuindo até chegar ao valor de regime

permanente. Contudo na maioria das vezes, este valor do pico de corrente prejudica o

funcionamento do sistema, afetando os dispositivos de proteção, as redes de alimentação,

os transformadores etc.

Além disso, pode afetar o fornecimento de energia elétrica devido ser cobrada do usuário

uma sobretaxa de demanda, durante o ano todo e não somente no mês em que foi

ultrapassada. Considerando-se que a corrente nominal é função da potência, a sua

respectiva corrente de partida deve estar numa relação com a corrente nominal da rede, de

tal modo que, durante o tempo de partida, essa corrente não venha a alterar as condições

de alimentação de outros consumidores, pela maior queda de tensão causada na rede.

Esta situação é satisfeita em uma das seguintes condições:

• A corrente nominal da rede é tão elevada que a corrente de partida do motor não é

significante

• A corrente do motor é de baixo valor, porque sua potência é pequena.

• A partida do motor é feita sem carga (a vazio), o que reduz a duração da corrente de

partida e, conseqüentemente os efeitos sobre o sistema de alimentação.

FATORES QUE IMPEDEM O USO DA PARTIDA DIRETA

• A potência do motor é superior ao máximo permitido pelas normas da

concessionária local.

• A partida do motor provoca o desligamento dos circuitos dos outros motores ou dos

disjuntores primários.

Efeitos causados num sistema pala partida direta de um motor à plena carga:

• Ocasiona alta queda de tensão da rede devido à corrente de partida ou de pico no

caso dos grandes motores, que deve ser limitada por imposição das

concessionárias de energia elétrica.

• Provável cintilação das lâmpadas.

• Redução no conjugado do motor durante a partida.

55

• Sistema de proteção superdimensionado, ocasionando um alto custo, no caso de

corrente de partida muito alta.

O método de partida direta a ser visto a seguir tem como principal objetivo acionar motores

de forma direta. Aplicando tensão de rede sobre os terminais do motor. Sem se preocupar

com a solicitação de corrente. Em aplicações industriais o método direto torna-se

amplamente aplicado em sistemas de bombeamento transportes etc.

Figura 55: Modelo de motores de partida direta.

Disponível em: www.automatizesensores.com.br..


MOTOR TRIFÁSICO TIPO INDUÇÃO COM ROTOR TIPO GAIOLA DE ESQUILO

Os motores trifásicos de indução com rotor em gaiola são fabricados de tal forma que

possam funcionar com duas, três ou quatro tensões diferentes. Esta flexibilidade de

ligações permite que um mesmo motor seja utilizado em localidades diferentes onde o

nível de tensão da rede de alimentação tenha diferentes valores.

As duas formas de ligações mais usuais são em estrela ou triângulo.

• Estrela: Ao conectarmos os três grupos de bobinas em estrela, o motor pode ser

ligado a uma linha com tensão igual à FV×3, sem que seja alterado a tensão no

enrolamento por fase. Caso cada enrolamento funcione com uma tensão nominal de

220 volts a tensão de alimentação do motor seria v3802203=×. Por sua vez, a

intensidade de corrente em cada enrolamento será a mesma da linha.

• Triângulo: Neste caso as três bobinas do motor são ligadas em triângulo. Como a

tensão de fase é igual à tensão de linha, cada enrolamento receberá a tensão de

220 v. Contudo a corrente será reduzida de 3.

O motor trifásico sob análise é um equipamento com princípio eletromagnético. Nas

aplicações industriais este tipo de motor possui seis terminais. Sendo que a configuração

aplicada está em função da Tensão da Rede.

Normalmente em redes de 220V o motor deve ser configurado na ligação triângulo. Já na

aplicação em rede de 380V o motor deverá ser configurado na ligação estrela.

56

Figura 56: Motor trifásico tipo indução.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – CE. Consultado em: 06/10/2011

PARTIDA DIRETA SEM REVERSÃO

Circuitos de comando:

1. Um botão liga e outro desliga;

2. Dois botões ligam e dois desligam;

3. Comando com sinalização ligado, desligado e relé térmico de sobrecarga

desarmado.

Figura 57: Partida direta sem reversão.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT.


PARTIDA DIRETA COM REVERSÃO

O método de partida direta com reversão tem como principal objetivo acionar motores de

forma direta. Aplicando tensão de rede sobre os terminais do motor. Sem se preocupar

com a solicitação de corrente.

Em aplicações industriais o método direto com reversão é muito aplicado em máquinas

ferramentas tais como: Torno mecânico, Furadeiras de Coluna, Pontes Rolantes, etc.

57

Figura 58: Máquinas acionadas pelo método direto com reversão.

Disponível em: www.ebah.com.br/acionamento.


FIQUE POR DENTRO

Os diagramas de comandos acima apresentam duas maneiras de se

desenvolver o intertravamento. No circuito de comando 01 verifica-se que o

intertravamento ocorre através dos contatos NF de ambos os contatores. No

circuito de comando 02 o intertravamento ocorre além do primeiro caso ainda

com um intertravamento entre botões. Percebe-se que os contatos NF dos

botões encontram-se nas linhas dos contatores com a finalidade de impedir

um possível acionamento.

MÉTODOS DE PARTIDA INDIRETA DE MOTORES TRIFÁSICOS

Com o objetivo de reduzir a corrente de partida de motores trifásicos industriais os

métodos indiretos representam de forma consistente o modelo de partida. Embora

atualmente existam sistemas de acionamento eletro-eletrônicos os métodos convencionais

se apresentam como alternativa em muitas plantas industriais.

58

MOTOR DE ANÉIS

O motor de anéis tem um rotor que não está fechado em curto-circuito. Nele, o rotor é

bobinado e os terminais estão acessíveis externamente através de anéis coletores e

escovas (carvão).

Através das escovas (carvão), é inserida resistência ao circuito do rotor no instante da

partida, que é diminuída aos poucos, conforme o motor vai atingindo velocidade até que

chegue a zero (curto). Neste momento, o comportamento é exatamente igual a um motor

tipo gaiola.

Figura 59: Diagrama e modelo de motor de anel. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT


FIQUE POR DENTRO

Estes motores são mais caros que os de rotor em curto, e exigem maiores

cuidados de manutenção. Devido à tecnologia em eletrônica de potência estar

cada vez mais atrativa esse tipo de motor está sendo substituído por sistemas

de acionamento eletrônicos.

PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO SEM REVERSÃO TEMPORIZADA

É um dispositivo para automação de partidas interligadas aos enrolamentos do motor, que

devem estar acessíveis em seis terminais.

59

APLICAÇÃO

É específico para utilização em controle de partida de motores trifásicos que utilizam

chaves automáticas estrela-triângulo, com controles de tempos precisos e reduzido espaço

físico.

Circuito de Força Circuito de Comando

Figura 60: Diagrama partida estrela sem reversão temporizada.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT


PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULOCOM REVERSÃO TEMPORIZADA

Sistema de comando elétrico que possibilite a comutação das ligações estrela para

triângulo, permitindo ainda a inversão dos sentidos de rotação do motor.

Figura 61: Diagrama partida estrela com reversão temporizada.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MT.


60

PARTIDA COMPENSADORA

A partida compensadora ou chave compensadora é utilizada para partidas sob cargas de

motores de indução trifásicos com rotor em curto-circuito, onde a chave estrela-triângulo é

inadequada.

A norma prevê a utilização desta chave para motores, cuja potência seja alta. Esta chave

reduz a corrente de arranque, evitando sobrecarregar a linha de alimentação. Deixa,

porém, o motor com conjugado suficiente para a partida.

A tensão na chave compensadora é reduzida através de um autotransformador trifásico

que possui geralmente taps de 50%, 65 % e 80% da tensão nominal.

Durante a partida alimenta-se com a tensão nominal o primário do autotransformador

trifásico conectado em estrela e do seu secundário é retirada à alimentação para o circuito

do estator do motor.

A passagem para o regime permanente faz-se desligando o autotransformador do circuito

e conectando diretamente a rede de alimentação o motor trifásico.

Este tipo de partida normalmente é indicado para motores de potência elevada, acionando

cargas com alto índice de atrito, tais como, como acionadores de compressores, grandes

ventiladores, laminadores, moinhos, bombas helicoidais e axiais (poço artesiano),

britadores, calandros, máquinas acionadas por correias, etc.

A partida compensadora pode ser com reversão ou sem reversão. Veja o diagrama abaixo.

Figura 62: Diagrama partida compensadora.

Disponível em: www.ebah.com.br/comandos. Consultado em: 06/10/2011

61

PARTIDA COMPENSADA SEM REVERSÃO TEMPORIZADA

Figura 63: Diagrama partida compensada. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – MG.


PARTIDA COMPENSADA COM REVERSÃO TEMPORIZADA

Figura 64: Diagrama partida compensada com reversão temporizada.


62

FIQUE POR DENTRO Com o processo de acionamento de forma indireta encerram-se as chaves

acionadas por Botões de Impulso no comando de contatores. A intenção em

desenvolver tais diagramas consiste em apenas apresentar as formas

diferenciadas de acionamento com a intenção de mostrar as possibilidades na

lógica dos Comandos Elétricos.

CHAVE DE PARTIDA SÉRIE-PARALELO

É um método na engenharia para efetuar a partida de um motor.[1] Nela é necessário que o

motor elétrico seja ajustável para duas tensões, a menor delas igual a da rede e a outra

duas vezes maior. Este tipo de ligação exige nove terminais do motor elétrico e que este

seja ajustável para quatro níveis de tensão (220/380/440/760 volts, por exemplo).

A tensão nominal mais comum é 220/440 volts, ou seja, durante a partida o motor é ligado

na configuração série (440 volts), até atingir sua rotação nominal e, então, comuta para

ligação em paralelo (220 volts).

Na partida série-paralelo o pico de corrente elétrica é reduzido a 1/4 porém, o conjugado

de partida do motor também se reduz na mesma proporção e, portanto, ele precisa partir

praticamente em vazio (sem carga).

Figura 65: Diagrama chave de partida de série-paralelo.



63

ACIONAMENTO DE MOTOR DE DOZE TERMINAIS PARA QUATRO TENSÕES

O Motor Trifásico de doze terminais é uma máquina rotativa que pode ser configurada

conforme a disponibilidade da Tensão na Rede Trifásica. Os valores mais aplicados são:

220V; 380V e 440V.Considerando que o motor permite uma quarta ligação que seria de

760 V porém este nível é pouco aplicado.

Figura 66: Exemplo de diagrama de doze terminais. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP.


Pesquise outros tipos de acionamentos de motores que não foram citados neste capítulo.

64

CAPITULO V

Quando se precisa parar o motor de uma máquina, usa-se a frenagem. Os motores

trifásicos podem ser freados por contracorrente e por frenagem eletromagnética.

Para frenagem por contracorrente é necessário o auxílio de um dispositivo denominado

relé Alnico. O funcionamento desses sistemas e seu dispositivo auxiliar é assunto deste

capítulo.

TÉCNICAS DE FRENAGEM DE MOTOR TRIFÁSICO

FRENAGEM DE MOTOR TRIFÁSICO POR CONTRACORRENTE

É um sistema eletromagnético de frenagem que consiste na inversão do campo do motor.

É comandado por contatores e por um dispositivo de frenagem (relé Alnico), acoplado ao

eixo do motor.

Esse sistema é usado quando há necessidade de frear o motor de uma máquina. Seu uso

é mais ou menos limitado pela potência do motor, pois no ato da frenagem há uma grande

demanda de corrente da rede.

SEQUÊNCIA OPERACIONAL

Observe a seguir o circuito principal e o circuito de comando com o dispositivo de

frenagem.

Figura 67: Circuito principal e de comando com dispositivo de frenagem. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP.


65

A partida é dada pulsando-se S1. Isso energiza K1º, que é mantida por K1 (13-14). O

motor é acionado ativando o dispositivo de controle de frenagem F5.

Para iniciar o processo de frenagem pulsa o S0 k1 é desenergizado fechando o controle

abridor k1 (31-32). Isso possibilita a K2 ser alimentado por S0 (3-4). O motor começa a ser

freado.

Quando a rotação do motor diminui, o dispositivo de controle de frenagem pré-ajustado

abre o contato F5 (3-4), desligando K2. O processo de frenagem é interrompido.

DISPOSITIVO DE FRENAGEM

O relé Alnico é um dispositivo usado no sistema de frenagem por contracorrente. É

acoplado ao motor e proporciona a parada em menor espaço de tempo. As chaves do relé

cortam a corrente de freio antes que máquina pare.

O relé Alnico é constituído essencialmente por um rotor interno e um rotor externo.

Figura 68: Modelo de relé Alnico.


O rotor externo é composto de um enrolamento curto-circuitado (gaiola de esquilo) alojado

em um corpo cilíndrico constituído por chapas de aço silício. Sobre um mancal está o eixo

do qual é feito o acoplamento com o rotor.

O rotor interno é constituído por um ímã permanente, montando um eixo sobre mancal.

Nesse disco há um disco excêntrico com roldana que aciona uma das chaves, conforme o

sentido de rotação, através de um sistema de alavancas. O acionamento da chave é

controlado por meio de mola e parafuso de ajuste que atua sobre a alavanca.

66

Figura 69: Modelo de um rotor interno.


FUNCIONAMENTO DO RELÉ

O rotor externo ao girar sobre o ímã (rotor interno) é percorrido por uma corrente elétrica

que produz um campo magnético.

A interação entre os campos magnéticos produz uma força cujo valor e direções

dependem da velocidade e do sentido de rotação do motor. Essa força é aplicada ao disco

excêntrico.

Uma força oposta, ajustável, que é aplicada ao eixo da alavanca é produzida pela

interação da chave comutadora e da mola.

Se a força produzida pela velocidade de rotação no disco excêntrico for maior que a força

oposta determinada pelo ajuste da mola sobre a alavanca, esta será movimentada

acionando a chave comutadora e ligando ou interrompendo determinado circuito.

FRENAGEM ELETROMAGNÉTICA

Esse sistema de frenagem consiste em retirar a alimentação alternada do estator e, em

seu lugar, injetar uma alimentação de corrente contínua. Com isso, o campo magnético do

estator estaciona e provoca a frenagem do motor.

O nível de tensão CC usado para a frenagem é de aproximadamente 20% da tensão de

alimentação do motor.

67

Figura 70: Esquema de circuito de comando para um motor trifásico com reversão e frenagem eletromagnética.

Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP. Consultado em: 06/10/2011.

Deve-se observar o valor da tensão de alimentação do sistema de frenagem e verificar se há compatibilidade com o circuito de comando.

O sistema acima apresentado mantém o eixo do motor freado quando o

sistema encontra-se parado. Convêm analisar o circuito de comando.

68

CAPITULO VI

PARTIDA DE MOTOR DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES

Este tipo de motor proporciona velocidades diferentes em um mesmo eixo. Na grande

maioria, são para apenas um valor de tensão, pois as religações disponíveis geralmente

permitem apenas a troca das velocidades. A potência e a corrente para cada rotação são

diferentes. Existem basicamente dois tipos:

• Motor de enrolamentos separados • Motor tipo Dahlander.

MOTOR DE ENROLAMENTOS SEPARADOS

Baseado em que a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depende do número de pólos magnéticos formados internamente em seu estator. Este tipo de motor possui, na mesma carcaça, dois enrolamentos independentes e bobinados com números de pólos diferentes. Ao alimentar um ou outro, se obterá duas rotações, uma chamada baixa e outra, alta. As rotações dependerão dos dados construtivos do motor, não havendo relação obrigatória entre baixa e alta velocidade. Exemplos: 6/4 pólos (1200 /1800 rpm); 12/4 pólos (600/1800 rpm), etc. A figura abaixo apresenta um motor com possibilidade de ser conectado somente em um valor de tensão.

Figura 71: Modelo de motor enrolamento separado.

Disponível em: www.mfrural.com.br/venda-e-assistencia-tecnica-em-motores. Consultado em: 06/10/2011

69

FIQUE POR DENTRO

Há casos em que o motor de enrolamentos separados apresenta doze

terminais. Sendo que para cada velocidade pode-se configurá-lo para duas

tensões. As ligações trifásicas aplicadas são: Estrela ou Triângulo.

MOTOR DE DUPLA VELOCIDADE COM ENROLAMENTOS SEPARADOS, SEM REVERSÃO

Figura 72: Modelo de motor dupla velocidade com enrolamentos sem reversão.



MOTOR DE DUPLA VELOCIDADE COM ENROLAMENTOS SEPARADOS COM REVERSÃO

Figura 73: Modelo de motor dupla velocidade com enrolamentos com reversão. Disponível em: Banco de Recursos Didáticos SENAI DN / SENAI – SP.


MOTOR DE DUAS VELOCIDADES TIPO DAHLANDER

É um motor elétrico trifásico que permite seu acionamento em duas velocidades distintas.

As velocidades, que estão relacionadas ao número de rotações no motor, são conseguidas

70

com a estruturação dos enrolamentos do estator deste motor em dois conjuntos

promovendo uma relação de 1:2., ou seja, em uma forma de ligação o número de pólos é

duas vezes maior que a outra.

Apesar de já se ter grande desenvolvimento de equipamentos auxiliares para a variação da

velocidade de motores elétricos, o uso do Motor Dahlander ainda é viável

economicamente para aplicações onde se deseja apenas uma mudança discreta das

velocidades.

Figura 74: Modelo de motor tipo Dahlander.

Disponível em: www.mfrural.com.br/venda-e-assistencia-tecnica-em-motores. Consultado em: 06/10/2011

CONSTITUIÇÃO DO MOTOR

O Motor Dahlander tem em seu estator seis bobinas, que podem-se combinar de duas

formas: estrela/triângulo e dupla estrela.

A ligação Dahlander permite uma relação de pólos de 1:2 o que corresponde a mesma

relação de velocidade. Quando a quantidade de pólos é maior a velocidade é mais baixa,

quando é menor a velocidade é mais alta. Isso decorre da Formula : n = 120 x f x (1-s) / p,

quando a freqüência é 60 Hz, onde n = velocidade , p o número de pólos, s =

escorregamento e f a freqüência.

Existem três tipos de arranjos de ligação, que fornecem três situações: Conjugado

constante, Potência constante e Conjugado variável. A escolha depende do tipo de carga

que será acionada. Por exemplo: nas bombas centrífugas e ventiladores, o conjugado

aumenta quadraticamente com a velocidade, portanto é variável.

No circuito de comando deve estar previsto o intertravamento elétrico entre os contatores

que se energizados juntos causam curto circuito e se possível até intertravamento

mecânico.

71

Igual cuidado deve ser tomado nos serviços de montagem, evitando-se inversões que

podem causar curtos circuitos, sentidos de rotação diferentes entre a alta e a baixa

velocidade que pode causar avarias mecânicas nos equipamentos.

Outra observação é com relação aos reles térmicos que como aparece no diagrama de

circuito de força, são dois. Isso decorre da necessidade de ajustes de corrente diferente e

devido mudar o lado de alimentação, quando então o térmico não tem mais função.

Figura 75: Esquema de motor tipo Dahlander.


VELOCIDADES

As velocidades mais utilizadas em 60Hz na conexão Dahlander são : Velocidades 450 /

900; 900 / 1800; 1800 / 3600 (RPM), XVI e VIII pólos; VIII e IV pólos; IV e II pólos

respectivamente.

Se conectamos os enrolamentos em estrela ou em triângulo, a velocidade vai ser a menor,

e se conectamos em dupla estrela a velocidade vai ser o dobro. Sendo assim, a potência

absorvida pelo motor na conexão em dupla estrela é o dobro da absorvida na conexão em

estrela e a potência absorvida em dupla estrela, é um 15% a mais do que a potência

absorvida na conexão triângulo. Além disso, o rendimento em velocidade maior é melhor

do que em velocidade menor.

USOS DO MOTOR DAHLANDER

Este tipo de motor é muito usado para guindastes, guinchos, transportadores, máquinas e

equipamentos em geral e outras aplicações que requerem motores assíncronos de indução

trifásico com duas velocidades. As tensões disponíveis para estes motores são: 220 V, 380

V e 440 V. [3]. (WEG,2010).

72

PARTIDA DE MOTOR DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES TIPO DAHLANDER SEM REVERSÃO

Figura 76: Esquema de motor tipo Dahlander sem reversão.


Circuito de comando:

• Botão B1 liga em baixa rotação.

• Botão B2 liga em alta rotação.

FIQUE POR DENTRO

As chaves até aqui apresentadas referem-se aos principais métodos de

acionamento direto onde a corrente de partida não sofre controle. As

apresentações não esgotam as variadas formas de acionamento de motores

industriais. Sabe-se que as plantas industriais possuem um elevado número

de combinações entre contatores e botões de impulso.

73

REFERÊNCIAS

Dispositivos Elétricos de Comando e Botoeiras. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>.

Banco de Recursos Didáticos do SENAI DN. Departamento SENAI/MT. Acesso em:

06/10/2011.

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Recursos Didáticos do SENAI DN. Departamento SENAI/SP. Acesso em: 06/10/2011.

Contatores. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos Didáticos do SENAI

DN. Departamento SENAI/MT. Acesso em: 06/10/2011.

Chaves de Comando e Chaves tipo fim de curso. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>.

Banco de Recursos Didáticos do SENAI DN. Departamento SENAI/SP. Acesso em:

06/10/2011.

Relés. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos Didáticos do SENAI DN.

Departamento SENAI/SP. Acesso em: 06/10/2011.

Dispositivos de Proteção. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos

Didáticos do SENAI DN. Departamento SENAI/SP. Acesso em: 08/10/2011.

Dispositivos de Sinalização. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos


Dispositivos de Regulação. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos


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Sensores. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos Didáticos do SENAI

DN. Departamento SENAI/SP. Acesso em: 06/10/2011.

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SENAI DN. Departamento SENAI/MT. Acesso em: 08/10/2011.

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74

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DN. Departamento SENAI/SP. Acesso em: 08/10/2011.

Diagramas Elétricos. Disponível em: <http://rd.sc.senai.br>. Banco de Recursos Didáticos

do SENAI DN. Departamento SENAI/SP. Acesso em: 08/10/2011.

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comandos elÉtricos senai-mt

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